E p m. De voorspelling van antimaterie. Paul Dirac voorspelde het bestaan van het positron in 1928

Vergelijkbare documenten
De bouwstenen van het heelal Aart Heijboer

Elementaire Deeltjesfysica

Elementaire Deeltjesfysica

Higgs en de Kosmos Niels Tuning (Nikhef) 31 oktober 2013

Detectie van kosmische straling

Deeltjes en velden. HOVO Cursus. Jo van den Brand 7 november

Majorana Neutrino s en Donkere Materie

Oerknal kosmologie 1

Higgs en de Kosmos Niels Tuning (Nikhef) Hoorn, 15 april 2014

Quantummechanica en Relativiteitsleer bij kosmische straling

Figuur 12a: Groei van frankino s/neutrino s tot infrarood fotonen van het proton.

LHCb Wat doen wij? Niels Tuning voor ET - 8 januari 2013

EEN ONTDEKKINGSREIS NAAR HET ALLERKLEINSTE EN ALLERGROOTSTE

6.4. Werkstuk door een scholier 2125 woorden 8 juni keer beoordeeld. Scheikunde. Antimaterie?

Elementaire Deeltjesfysica

Nieuwe Meer 26 okt Alles en Niks. VAN DE OERKNAL TOT HIGGS Niels Tuning. Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek

Wordt echt spannend : in 2015 want dan gaat versneller in Gevene? CERN echt aan en gaat hij draaien op zijn ontwerp specificaties.

Wetenschappelijke Nascholing Deel 3: En wat met de overige 96%?

Het Standaardmodel. HOVO college Teylers 20 maart 2012 K.J.F.Gaemers

Newtoniaanse Kosmologie Newtonian Cosmology

Probus Aalsmeer 20 mei Alles en Niks. VAN DE OERKNAL TOT HIGGS Niels Tuning. Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek

Newtoniaanse Kosmologie Newtonian Cosmology

Probus 23 apr Alles en Niks. VAN DE OERKNAL TOT HIGGS Niels Tuning. Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek

Vergelijk het maar met een ijsberg: de 20% die uitsteekt boven water zien we. De 80% onder water zien we niet, maar is er wel!

Kosmische regen op Groningen

HOVO cursus Kosmologie

Schoolexamen Moderne Natuurkunde

Een deels bestaande PowerPointpresentatie voor de cursus in de aandacht gebracht cq bewerkt door:

Nederlandse samenvatting

Thermodynamica rol in de moderne fysica Jo van den Brand HOVO: 4 december 2014

Materie bouwstenen van het heelal FEW 2009

Donkere Materie Een groot mysterie

Newtoniaanse kosmologie De kosmische achtergrondstraling Liddle Ch Het vroege heelal Liddle Ch. 11

Newtoniaanse kosmologie 5

De OERKNAL (BIG BANG)

De ontdekking van het Higgs boson. Ivo van Vulpen

Wat is er 13,7 miljard jaar geleden uit elkaar geknald?

Werkstuk Natuurkunde Het Higgsboson

(a) Noem twee eigenschappen die quarks en leptonen met elkaar gemeen hebben.

Newtoniaanse kosmologie De singulariteit in het begin Liddle Ch De toekomst 7.3 Het standaardmodel Liddle Ch. 15

Nederlandse Samenvatting

De OERKNAL (BIG BANG) en daarna

Deel 1: in het Standaard Model bestaan er 3 generaties (flavours) neutrino s. dit werd met grote precisie bevestigd door de metingen bij de LEP

Zoektocht naar het Higgs deeltje. De Large Hadron Collider in actie. Stan Bentvelsen

Waarvan is het heelal gemaakt? Hoe is het allemaal begonnen?

Wetenschappelijke Nascholing Deel 1: Van de alchemisten tot het Higgs-deeltje

Sterrenkunde Ruimte en tijd (3)

Zoektocht naar de elementaire bouwstenen van de natuur

De evolutie van het heelal

Symmetie en Symmetrie. in het Standaard Model

De Large Hadron Collider 2.0. Wouter Verkerke (NIKHEF)

Materie - Antimaterie. Big Bang

Real time quantum field theory on a computer: The Hartree ensemble approximation Sallé, M.

Prof.dr. A. Achterberg, IMAPP

In Pursuit of Lepton Flavour Violation. A search for the τ -> μγγ decay with ATLAS at s = 8 TeV. I. Angelozzi

nieuw deeltje deeltje 1 deeltje 2 deeltje 2 tijd

6 SYMMETRIEBREKING 222

Nieuwe resultaten van de zoektocht naar het Higgs deeltje in ATLAS

Alfastraling bestaat uit positieve heliumkernen (2 protonen en 2 neutronen) met veel energie. Wordt gestopt door een blad papier.

De zoektocht naar het Higgs boson. Ivo van Vulpen

Donkere Materie. Bram Achterberg Sterrenkundig Instituut Universiteit Utrecht

Gravitatie en kosmologie

Relativistische kinematica

Het berekenbare Heelal

Sterren kijken op de bodem van de zee Aart Heijboer

Een mooi moment is er rond een honderdduizendste van een seconde. Ja het Universum is nog piepjong. Op dat moment is de temperatuur zover gedaald dat

Elementaire deeltjes fysica: een reductionistische zoektocht naar de schepping. Meesterklassen deeltjesfysica 10 Maart 2012 Nick van Remortel EDF-UA

HET PROJECT LARGE HADRON COLLIDER

Van atoom tot kosmos

Meesterklas Deeltjesfysica. Universiteit Antwerpen

Waarneming van een nieuw deeltje met massa 125 GeV

VERENIGDE DEELTJESINTERACTIES

Start van de Large Hadron Collider te CERN

Werkcollege III Het Heelal

Gravitatie en kosmologie

Het Quantum Universum. Cygnus Gymnasium

Het mysterie van massa massa, ruimte en tijd

2.1 Elementaire deeltjes

12/2/16. Inleiding Astrofysica College november Ignas Snellen. Kosmologie. Studie van de globale structuur van het heelal

Schoolexamen Moderne Natuurkunde

Is ons universum een klein deel van een veel groter multiversum?

Kosmische straling: airshowers. J.W. van Holten NIKHEF, Amsterdam

Thermodynamica rol in de moderne fysica Jo van den Brand HOVO: 27 november 2014

CERN, de LHC en Het Heelal. Aart Heijboer (CERN)

Cover Page. The handle holds various files of this Leiden University dissertation.

KERNEN & DEELTJES VWO

Bram Achterberg Afdeling Sterrenkunde IMAPP, Radboud Universiteit Nijmegen

Citation for published version (APA): Dammalapati, U. (2006). Metastable D-state spectroscopy and laser cooling of barium s.n.

De deeltjes die bestudeerd worden hebben relativistische snelheden, vaak zeer dicht bij de lichtsnelheid c. De interacties tussen deeltjes grijpen

Deeltjes en velden. HOVO Cursus. Jo van den Brand 26 september

Een Lied over Bomen en Pinguïns

Schoolexamen Moderne Natuurkunde

1 Wisselwerking en afscherming TS VRS-D/MR vj Mieke Blaauw

H2: Het standaardmodel

Op zoek naar nieuwe deeltjes met de LHC deeltjesversneller

PositronEmissieTomografie (PET) Een medische toepassing van deeltjesfysica

HOVO cursus Kosmologie

Transcriptie:

De voorspelling van antimaterie Paul Dirac voorspelde het bestaan van het positron in 1928 Dirac s vergelijking impliceert: positron massa = elektron massa positron lading = +e Dirac Algebra: 2g 2 2 E p m Prof.dr Jo van den Brand, 2009 1

De voorspelling van antimaterie Dirac AntiDirac De enige vergelijking in Westminster Abbey? Prof.dr Jo van den Brand, 2009 2

Wat is antimaterie? e + e - Elektronen en positronen annihileren en produceren -straling (energie) E = mc 2 Energie en materie zijn equivalent Energie kan naar materie getransformeerd worden en vica versa. Prof.dr Jo van den Brand, 2009 3

De ontdekking van antimaterie Anderson (1932) ontdekte het door Dirac voorspelde positron Prof.dr Jo van den Brand, 2009 4

Antimaterie Neem 1 gram antimaterie Dit levert E = 2mc 2 Waarom factor 2? = 2(0.001 kg)(3x10 8 m/s) 2 = 1.8 x 10 14 J aan energie!!! Energieverbruik per persoon per jaar 150 GJ/jaar = 1.5 x 10 11 J/jaar Antimaterie is meest efficiënte energiedrager Prof.dr Jo van den Brand, 2009 5

Het ATHENA experiment op CERN CERN 1996: 9 antiatomen gemaakt CERN experiment ATHENA in 2002: 50.000 antiatomen waterstof gemaakt Star Trek s warp drive? Alle antiatomen op CERN gemaakt in een jaar: 100 W lamp, kwartier Prof.dr Jo van den Brand, 2009 6

Antimaterie Voor ieder deeltje bestaat er een antideeltje. Tegenovergestelde eigenschappen: bijvoorbeeld de lading, e - en e +. Maak deeltjes en antideeltjes uit energie volgens E = mc 2. Als een deeltje en antideeltje van dezelfde soort elkaar ontmoeten, dan verdwijnen ze in een flits van pure energie. Dit heet annihilatie. De vrijgekomen energie volgt ook uit E = mc 2. Prof.dr Jo van den Brand, 2009 7

Grootste versnellers staan op CERN - Geneve Ring van 27 km omtrek 100 meter onder de grond 4 interactie punten waar protonen botsen Prof.dr Jo van den Brand, 2009 8

Elektron-positron botsingen Annihilatie produceert energie - mini Big Bang e - e + Elektron (materie) Positron antimaterie Deeltjes en antideeltjes worden geproduceerd E = mc 2 Prof.dr Jo van den Brand, 2009 9

E=mc 2 : creatie van Materie en Antimaterie ee e e Z qq Als materie uit energie wordt gemaakt, dan wordt er altijd evenveel antimaterie geproduceerd Prof.dr Jo van den Brand, 2009 10

Big Bang Cosmology Evenveel materie & antimaterie Materie domineert! Prof.dr Jo van den Brand, 2009 11

Big Bang Expansie van sterrenstelsels Edwin Hubble in 1929 expansie Big Bang Nucleosynthese CBR Kosmische microgolf achtergrondstraling 24% primeordial 4 He materie 0.04 kritisch Gamow (1948) Bell Telephone Prof.dr Jo van den Brand, Lab. 2009 in 12 1965

Ontdekking v/h nagloeien 1965 Penzias & Wilson Prof.dr Jo van den Brand, 2009 13

NRC HANDELSBLAD Hubble Deep Field overal materie Proton/foton 1/10 9 Woensdag 12 februari 2003 Prof.dr Jo van den Brand, 2009 14

Speuren naar antimaterie in het universum Omringend universum wordt door materie gedomineerd: Afwezigheid van anti-nuclei in kosmische straling in ons sterrenstelsel Geen annihilatiestraling van sterrenstelsels in botsing met antimaterie Alpha Magnetic Spectrometer Prof.dr Jo van den Brand, 2009 15

Speuren naar antimaterie in het universum Het zichtbare universum wordt door materie gedomineerd! Prof.dr Jo van den Brand, 2009 16

Waar is de antimaterie gebleven? In 1966 liet Andrei Sakharov zien dat creatie van netto baryongetal vereist: 1.Processen met schending van baryongetal (bijv. protonverval) 2.Geen evenwichtstoestand tijdens expansie van het universum 3.Schending van C en CP symmetrieen Prof.dr Jo van den Brand, 2009 17

Materie-antimaterie asymmetrie In 1964 werd ontdekt dat het radioactive verval van antimaterie een klein verschil vertoont met het verval van materie (CP schending). Sindsdien is de voortgang in ons begrip erg traag geweest: experimenten zijn uiterst moeilijk (VU SLAC, CERN); astronomie is een waarnemende wetenschap, geen experimentele (we kunnen de Big Bang niet herhalen). MAAR we hebben geleerd dat de materie-antimaterie asymmetrie enkel kan optreden indien er drie paar quarks bestaan. Prof.dr Jo van den Brand, 2009 18

Nobel Price in Physics 2008 Yoichiro Nambu Makoto Kobayashi Toshihide Maskawa "for the discovery of the mechanism of spontaneous broken symmetry in subatomic physics" "for the discovery of the origin of the broken symmetry which predicts the existence of at least three families of quarks in nature" Prof.dr Jo van den Brand, 2009 19

Evolutie met materie-antimaterie symmetrie Uiteindelijk zal zulk een universum enkel uit fotonen bestaan (dat is bijna het geval voor ons Universum kosmische microgolf achtergrond) Prof.dr Jo van den Brand, 2009 20

Een Universum met asymmetrie Misschien veranderde een in elke 10 9 antiquarks in een quark tijdens de geboorte van ons Universum Na de materieantimaterie annihilatie bleef een kleine hoeveelheid materie over (ongeveer een proton voor 10 9 fotonen) Prof.dr Jo van den Brand, 2009 21

Relatie met het heelal BigBang scenarium Gebruik laboratorium experimenten om de fysica wetten vast te leggen voor de condities van het beginnend heelal >10-10 s na t = 0 Prof.dr Jo van den Brand, 2009 22

De Big Bang Wat er gebeurde op tijden voor 10-10 s na de Big Bang is onzeker Prof.dr Jo van den Brand, 2009 23