De bouwstenen van het heelal Aart Heijboer

Transcriptie

1 De bouwstenen van het heelal Aart Heijboer 13 Jan 2011, Andijk slides bekijken: verdere vragen:

2

3

4

5

6

7

8 Het grootste foto toestel ter wereld

9 Magneten voor de Atlas Muon Detector mens

10 Onderzoek naar de bouwstenen van de natuur astro-deeltjesfysica Onderzoek naar het heelal met behulp van die deeltjes

11 Deeltjesfysica: Waaruit bestaat de wereld? Elektron: elementair deeltje lading = -1 Atoomkern m E 10-9m

12 Atoom zo groot als Arena, dan is de kern een zandcorrel op de middenstip (0.1mm) De rest... is leeg.

13 Down Quark Up Quark Neutron E Proton Up Quark 10-16m

14 Elementaire deeltjes Quarks up Leptons Bouwstenen van atomen. elektron down neutrino Alles wat we nodig hebben voor alle materie die we kennen:

15 Elementaire deeltjes Quarks up Leptons Bouwstenen van atomen. elektron Het elektron bleek een zwaarder broertje te hebben. Ontdekt in 1936 in Kosmische straling. down muon neutrino 'Who ordered that?' - I. Rabbi

16 Quarks up charm top down strange bottom Leptons Elementaire deeltjes elektron muon tau-lepton elektron neutrino muon neutrino tau neutrino licht zwaar Alle deeltjes experimenteel aangetoond waarom 3? zijn er meer?

17 Anti-materie Voorspeld door theorie ontdekt in kosmische straling

18 Voor elk deeltje met positieve elektrishe lading, is er een identieke partner met negatieve lading... met dezelde natuurwetten! Het Positron (= anti-electron) voorspeld door theorie (Dirac)! positron ontdekt in kosmische straling (1932)

19 Bouwstenen van atomen. up down elektron

20

21 Hubble ultra deep field een tienmiljoenste van de hemel elk puntje is een sterrenstelsel

22

23 Sloan digital sky survey 250 miljoen sterrenstelsels

24 geschiedenis van het heelal

25 geschiedenis van het heelal oftewel

26 Uitdijend Heelal Hubble z'n originele plotje (1929) modernere versie

27

28 on na be tu ke ur n w de et te n e lo el sse ec a tro to ne om n, ke fo r n to en ne, n he et ga s vroeger = warmer = hogere energie = kleinere deeltjes ss o l rk a qu s

29 on na be tu ke ur n w de et te n ss o l e rk a qu lo el sse ec a tro to ne om n, ke fo r n to en ne, n he et ga s voorspelling 1: nucleosynthese s

30 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?

31

32 on na be tu ke ur n w de et te n ss o l e rk a qu lo el sse ec a tro to ne om n, ke fo r n to en ne, n he et ga s voorspelling 2 achtergrondstraling s

33 jaar na de big bang voor licht (fotonen) wordt tegengehouden door vrije electronen fotonen hebben zelfde temperatuur als de rest na protonen en elektronen vormen atomen (waterstof). fotonon kunnen ongehinderd doorvliegen.... fotonen moeten er nog steeds zijn

34 Microgolf Achtergrond Straling Sincds big bang, factor 1000 kouder geworden: microgolf straling. cobe: nobelprijs 2006 ontdekt 1964, Nobel prijs 1978

35 Microgolf Achtergrond Straling wmap kleur = miniscule temperatuursvariaties ( 1 op )

36 Microgolf Achtergrond Straling wmap Details geven enorme hoeveelheid informatie. Model klopt heel mooi. bijvoorbeeld: leeftijd heelal: miljard jaar kleur = miniscule temperatuursvariaties ( 1 op )

37 on na be tu ke ur n w de et te n ss o l e lo el sse ec a tro to ne om n, ke fo r n to en ne, n he et ga s rk a qu s

38 Een paar kleinde dingetjes...

39 Zoekplaatje: Vindt de twee grote mysteries abel2218

40 Waar is de anti-materie gebleven? Op het niveau van de natuurwetten: symmetrie, bijv: In het waarneembare heelal: alleen materie en geen anti-materie Levensduur muon: microseconde Levensduur anti-muon: microseconde Ergens moeten de natuurwetten verschillen voor materie en anti-materie Andes waren wij er niet geweest.

41 Waar is de anti-materie gebleven? Op het niveau van de natuurwetten: symmetrie, bijv: In het waarneembare heelal: alleen materie en geen anti-materie Levensduur muon: microseconde Levensduur anti-muon: microseconde Ergens moeten de natuurwetten verschillen voor materie en anti-materie Andes waren wij er niet geweest.

42 Ondertussen in Geneve... LHCb experiment Helemaal toegespitst om subtiele verschillen tussen materie en antimaterie te kunnen detecteren.

43 Ondertussen in Geneve... LHCb experiment Helemaal toegespitst om subtiele verschillen tussen materie en antimaterie te kunnen detecteren.

44 Zoekplaatje: Vindt de twee grote mysteries abel2218

45 Donkere Materie Gravitational Lenzing: meet de hoveelheid materie door afbuiging van licht. 80% van alle materie is 'donker'... we weten niet wat het is

46 Albert Einstein Energie en massa zijn equivalent je kan nieuwe deeltjes maken

47 Albert Einstein Bij LHC: heel veel E (=Mc2) Kan misschien donkere materie (M) deeltjes maken en bestuderen Energie en massa zijn equivalent je kan nieuwe deeltjes maken

48 Laatse 5 jaar: revolutie in Kosmologie Geen idee We hebben al die tijd maar 5% van het heelal bestudeerd

49 Donkere Energie Versnelde uitdijing heelal (supernova data) Ontdekt in 1998 met supernova's Meeting van helderheid en afstand. Nieuwe kracht die het heelal uit elkaar drijft Niemand weet wat het is! Bevestigd door CMBR & structure formation.

50 De toekomst van het heelal... Big 'stilstand' crunch Het lijkt erop dat: Heelal altijd zal blijven uitdijen 'Big freeze' scenario :-( Versneld

51 We leven in een mooie tijd... Geen nieuwe ster-vorming Andere sterrenstelsels niet meer zichtbaar Mensheid onderzoekt het heelal Aarde gevorrmd (4 Miljard yr) Eerste sterren Nog geen zware elementen Veel te warm

52 Einde slides bekijken: verdere vragen: