De bouwstenen van het heelal - nikhef.nlt61/outreach/andijk.pdf · Versnelde uitdijing heelal...
52
De bouwstenen van het heelal Aart Heijboer 13 Jan 2011, Andijk slides bekijken: www.nikhef.nl/~t61/outreach.shtml verdere vragen: [email protected]
Transcript of De bouwstenen van het heelal - nikhef.nlt61/outreach/andijk.pdf · Versnelde uitdijing heelal...
De bouwstenen van het heelalAart Heijboer
13 Jan 2011, Andijk
slides bekijken:www.nikhef.nl/~t61/outreach.shtml
verdere vragen:[email protected]
Het grootste foto toestel ter wereld
Magneten voor de Atlas Muon Detector
mens
Onderzoek naar de bouwstenenvan de natuur Onderzoek naar het heelal
met behulp van die deeltjes
astro-deeltjesfysica
E
Elektron:elementair deeltjelading = -1
Atoomkern10-15 m
10-9m
Deeltjesfysica: Waaruit bestaat de wereld?
Atoom zo groot als Arena,dan is de kern een zandcorrelop de middenstip (0.1mm)
De rest... is leeg.
EProton
Neutron
10-16m
Up Quark
Up Quark
Down Quark
Elementaire deeltjesQ
uark
sLe
pto
ns
up
down
elektron
neutrino
Bouwstenen van atomen. Alles wat we nodig hebben voor alle materie
die we kennen:
Elementaire deeltjesQ
uark
sLe
pto
ns
up
down
elektron
neutrino
Bouwstenen van atomen.
muon
Het elektron bleek een zwaarder broertje te hebben.
Ontdekt in 1936 in Kosmische straling.
'Who ordered that?' - I. Rabbi
Elementaire deeltjesQ
uark
sLe
pto
ns
charm
strange
elektron
elektron neutrino
muon tau-lepton
muon neutrino tau neutrino
up
down
up
down
top
bottom
Alle deeltjes experimenteel aangetoondwaarom 3? zijn er meer?
licht zwaar
Anti-materie
Voorspeld door theorie ontdekt in kosmische straling
Het Positron (= anti-electron) voorspeld door theorie (Dirac)! positron ontdekt in kosmische straling (1932)
Voor elk deeltje met positieve elektrishe lading, is er een identieke partner met negatieve lading... met dezelde natuurwetten!
up
down
elektron
Bouwstenen van atomen.
Hubble ultra deep fieldeen tienmiljoenste van de hemelelk puntje is een sterrenstelsel
Sloan digital sky survey250 miljoen sterrenstelsels
geschiedenis van het heelal
geschiedenis van het heelal
oftewel
Hubble z'n originele plotje (1929)
Uitdijend Heelalmodernere versie
heet
gas
loss
e at
oom
kern
en,
elect
rone
n, fo
tone
nlosse
qua
rks
onbe
kend
e
natu
urwet
ten
vroeger =warmer =hogere energie = kleinere deeltjes
heet
gas
loss
e at
oom
kern
en,
elect
rone
n, fo
tone
nlosse
qua
rks
onbe
kend
e
natu
urwet
ten
voorspelling 1:nucleosynthese
De eertste atoomkernen(minuut 3 – 20)
start met mengsel protonen & neutronen reken uit wat er gebeurt (kernfysica)
voorspelling voor hoeveel H, He, D, etc klopt geweldig goed met waarnemingen
En alle andere elementen dan?
heet
gas
loss
e at
oom
kern
en,
elect
rone
n, fo
tone
nlosse
qua
rks
onbe
kend
e
natu
urwet
ten
voorspelling 2achtergrondstraling
licht (fotonen) wordt tegengehoudendoor vrije electronen
fotonen hebben zelfde temperatuurals de rest
voor na
protonen en elektronen vormenatomen (waterstof). fotonon kunnen ongehinderd doorvliegen.
380 000 jaar na de big bang
... fotonen moeten er nog steeds zijn
ontdekt 1964, Nobel prijs 1978
cobe: nobelprijs 2006
Microgolf Achtergrond Straling
Sincds big bang, factor 1000 koudergeworden: microgolf straling.
Microgolf Achtergrond Straling
kleur = miniscule temperatuursvariaties ( 1 op 100.000)
wmap
Microgolf Achtergrond Straling
kleur = miniscule temperatuursvariaties ( 1 op 100.000)
wmap
Details geven enorme hoeveelheidinformatie. Model klopt heel mooi.
bijvoorbeeld:leeftijd heelal: 13.7 0.1 miljard jaar
heet
gas
loss
e at
oom
kern
en,
elect
rone
n, fo
tone
nlosse
qua
rks
onbe
kend
e
natu
urwet
ten
Zoekplaatje:Vindt de twee grote mysteries
abel2218
Op het niveau van de natuurwetten: symmetrie, bijv:
In het waarneembare heelal:alleen materie en geen anti-materie
Levensduur anti-muon: 2.197 microseconde
Levensduur muon: 2.197 microseconde
Waar is de anti-materie gebleven?
Ergens moeten de natuurwetten verschillen voor materie en anti-materieAndes waren wij er niet geweest.
Op het niveau van de natuurwetten: symmetrie, bijv:
In het waarneembare heelal:alleen materie en geen anti-materie
Levensduur anti-muon: 2.197 microseconde
Levensduur muon: 2.197 microseconde
Waar is de anti-materie gebleven?
Ergens moeten de natuurwetten verschillen voor materie en anti-materieAndes waren wij er niet geweest.
Ondertussen in Geneve.....
LHCb experiment
Helemaal toegespitst om subtiele verschillen tussen materie en anti-Materie te kunnen detecteren.
Ondertussen in Geneve.....
LHCb experiment
Helemaal toegespitst om subtiele verschillen tussen materie en anti-Materie te kunnen detecteren.
Zoekplaatje:Vindt de twee grote mysteries
abel2218
Donkere Materie
Gravitational Lenzing: meet de hoveelheid materie door afbuiging van licht.
80% van alle materie is 'donker'.... we weten niet wat het is
Alb
ert
Ei n
s tei
n
Energie en massa zijn equivalent
je kan nieuwe deeltjes maken
Alb
ert
Ei n
s tei
n
Energie en massa zijn equivalent
je kan nieuwe deeltjes maken
Bij LHC: heel veel E (=Mc2)Kan misschien donkere materie (M) deeltjes maken en bestuderen
Geen idee
Laatse 5 jaar: revolutie in Kosmologie
We hebben al die tijd maar 5% van het heelal bestudeerd
Donkere Energie
Versnelde uitdijing heelal (supernova data) Ontdekt in 1998 met supernova's
Meeting van helderheiden afstand.
Nieuwe kracht die het heelal uit elkaar drijft
Niemand weet wat het is!
Bevestigd door CMBR & structure formation.
De toekomst van het heelal....
Big crunch
'stilstand' Versneld
Het lijkt erop dat: Heelal altijd zal blijven uitdijen 'Big freeze' scenario :-(
We leven in een mooie tijd...
Veel te warm
Eerste sterrenNog geen zware elementen
Aarde gevorrmd (4 Miljard yr)
Geen nieuwe ster-vorming
Andere sterrenstelsels niet meer zichtbaar
Mensheid onderzoekt het heelal
