Het Scholierenproject Het Scholierenproject “Kosmische Straling”:“Kosmische Straling”:

Een speurtocht naar bijzondere Een speurtocht naar bijzondere signalen uit het heelalsignalen uit het heelal

Johan Messchendorp, KVI 2003Johan Messchendorp, KVI 2003

Wat zijn de bouwstenen

van materie?

Waar komt materie vandaan?

De eerste ideeënDe eerste ideeën

vuurlucht

wateraarde

Bouwstenen

warm

koud

droogvochtig

Eigenschappen

Ons huidig beeldOns huidig beeld

Bouwstenen bestaan uit andere Bouwstenen bestaan uit andere bouwstenen…bouwstenen…

Klein,kleiner,kleinste…Klein,kleiner,kleinste…

Kosmische Straling?Kosmische Straling?

Invallende kerndeeltjes uit het heelalKort door de bocht:

90% protons (=waterstofkern) 9% heliumkern

““Ontdekking” van kosmische Ontdekking” van kosmische stralingstraling

Een opgeladen elektroscoopontlaadt spontaan

Experiment met elektroscoop

Metalen staaf

Reepjes metaalfolie

Glazen flesIsolatiemateriaal

Ontdekking van Theodor Wulf: 1909(Nederlandse priester!)

Geladen staaf

+ +

Verklaring…..Verklaring…..

Ionisatie door invallende straling+++++++++++++

- - - - - - - - - - - - - -straling

Ontlading van elektroscoop

Waar komen deze deeltjes vandaan?Priester: uit de

hemel?

Oorsprong van straling?Oorsprong van straling?Priester: meting op de Eiffeltoren

Ontlading van elektroscoop nog sneller!

Straling dus neemt toe des te hoger in de atmosfeer!

““Ontdekking” van kosmische Ontdekking” van kosmische stralingstraling

Ontdekking van kosmische straling

Straling neemt inderdaad toe des te hoger in de atmosfeer!

Viktor Hess : Oostenrijkse wetenschapper1911-1913, ballonvluchten tot 5km hoog

1936 Nobelprijs winnaar

Dus kosmische straling bestaat, maar…

Waar komt het vandaan?

En hoe kunnen we het meten?

De zon, een bron van energieDe zon produceert energie door kernfusie

Massa wordt omgezet in andere vormen van energie: licht, warmte,…

Per seconde wordt 700,000,000 ton waterstof omgezet in 695,000,000 ton helium

De zonnewind wordt afgebogen door het magneetveld van de aarde

Botsing van geladen deeltjes met atomen in de atmosfeer....Noorderlicht!

De zon, een bron van straling

Zeer hoog-energetische stralingAantal deeltjes per seconde per vierkante meter als functie van de energie

Energie kan oplopen tot 300.000.000.000.000.000.000 eV(vergelijk KVI: 200.000.000 eV)

=energie van een tennisbal met snelheid van 300 km/hEn dat voor 1 kerndeeltje!!!!

Mogelijke bron van hoog-Mogelijke bron van hoog-energetische stralingenergetische straling

Een supernova is een zware ster die onder zijn eigen gewicht instort. De buitenste lagen worden weggeblazen. Daarbij worden deeltjes versneld tot zeer hoge energie.

Supernova 1987ASupernova 1987ADe meest recente met het oog zichtbare supernova vond plaats in 1987.

10 miljoen oude ster met een massa van 20xZon en 170.000 Lichtjaren van de aarde.

Energie van 1065 eV= 1032 * atoombom

Hoe meten we nu hoog-Hoe meten we nu hoog-energetische kosmische energetische kosmische

straling op aarde?straling op aarde?Aantal deeltjes in atmosfeer per km2:• Energie > 1016 eV 12 events/jaar

• Energie > 1017 eV 9 events/jaar• Energie > 1018 eV 1 event /jaar• Energie > 1019 eV 6 events/eeuw

Oeps, hoe kunnen we dan toch nog meten?Antwoord: Atmosfeer als vergrootglas!!!

Een regen van deeltjesEen regen van deeltjesKosmische deeltjes botsen in top van atmosfeer met zuurstof- en stikstofkernen. Een lawine van nieuwe deeltjes wordt geproduceerd.

Meetstations op aarde kunnen lawine meten en zodoende de energie en positie van invallend deeltje reconstrueren.

Hoe ziet zo’n detector eruit?Hoe ziet zo’n detector eruit?

Hoe werkt zo’n detector nu?Hoe werkt zo’n detector nu?

Elektrisch puls

Straling

Scintillatielicht

Intern et

Meetstation op schoolMeetstation op school

Detector in skiboxen op het dak van school in Nijmegen

Een paar voorbeelden voor een profielwerkstuk……

Hoe werkt een meetstation?Hoe werkt een meetstation? Wat zijn de onderdelen

in een meetstation? Hoe wordt de afgegeven

energie van geladen deeltjes omgezet in een elektronisch signaal?

Hoe wordt een detector gebouwd?

Bouw je eigen detector op het KVI!

Relativiteit…Relativiteit… Tijd en ruimte voor deeltjes met een

snelheid dicht bij de lichtsnelheid worden relatieve begrippen…voorbeeld:Proton met E=1020

eVv=lichtsnelhei

dAfkomstig van Virgo = 60.000.000

lichtjaren Dus heeft het volgens aardse meting 60.000.000 jaren gereisd

RelativiteitRelativiteit: deeltje heeft zelf slechts 5 dagen gereisd!!

Relativiteit?… Einstein!! “Alles is relatief” ????

Het Scholierenproject Het Scholierenproject “Kosmische Straling”“Kosmische Straling”

Interesse om mee te doen?1) Vraag je leraar…of…2) Neem met mij contact op…

of…3) http://www.kvi.nl/

~scholieren