HISPARC

HISPARC
HISPARC: Onderzoek van kosmische straling in een
samenwerking tussen universiteiten en middelbare
scholen
Wetenschap
Techniek
Educatie
Outreach
Kosmische Straling
Alle deeltjes die vanuit de ruimte op aarde neerkomen wordt
kosmische straling genoemd.
Kosmische straling bestaat vooral uit:
1) fotonen (licht)
2) protonen (waterstof atomen)
3) stabiele (zwaardere) kernen (C-N-O, Fe)
Kosmische Straling
Wij zijn geinteresseerd in metingen aan hoog energetische
kosmische straling. We willen graag weten:
• Hoe en waar ontstaat hoog energetische straling?
• Waarom kunnen we dit op aarde meten?
Mogelijke bronnen –Quasar
5 miljard
lichtjaar van ons
vandaan
Jet is 1 miljoen lichtjaar lang !
Mogelijke bronnen -AGN
Radio-emissie
infrarood
Mogelijke bronnen - pulsar
Roterende neutron ster
(Circinus op 19000 lichtjaar)
20 lichtjaar lang
Genereert 7 1015 V !
Kosmische Straling in de ruimte
Geladen kosmische straling wordt in de ruimte afgebogen door
magneetvelden en verliest richtinginformatie. Dit is niet het geval
voor fotonen.
Protonen ed reageren met de achtergrondstraling (fotonen, 3 K),
daardoor is de vrije weglengte van elementaire deeltjes met een
energie van 1020 eV niet meer dan 6 Mpc (locale cluster) (GZK
limiet).
Dus, er wordt verwacht dat er geen deeltjes van 1020 eV op aarde
komen
Kosmische straling op aarde
Straling botst op de atmosfeer en secundaire deeltjes komen
vrij. Deze reageren opnieuw, en zo ontstaat een hele lawine
van deeltjes.
Afhankelijk van de energie begint deze lawine op ongeveer
40 kilometer hoogte. Op ongeveer 10 km hoogte is het
aantal deeltjes maximaal. Op aarde zijn alleen secundaire
deeltjes over (muonen, electronen, fotonen)
Een deeltjeslawine
Botsingen in de atmosfeer
Hoe wordt kosmische straling
gemeten?
Op aarde kan je het aantal
secundaire deeltjes meten op
zeeniveau. Dit aantal is een maat
voor de primaire energie.
Dit doe je door op verschillende
plaatsen de dichtheid te meten, en
te interpoleren
Detector Station
Een station
bestaat uit twee
platen scintillator
die uitgelezen
worden door een
digitale
oscilloscoop.
Een GPS
tijdsstempel
wordt bij de data
toegevoegd.
Detector op school
Data vergaren
Op school is het mogelijk om online te zien hoe het eigen station
functioneert.
Data op school
Wat is de rol van de scholen?
• Een school zorgt voor een detector
• Dus: zorgt dat er data genomen wordt, en
dat die data betrouwbaar is
• Leerlingen doen mee met de analyse van de
resultaten; en met raporteren van het
resultaat.
Gebruikte technologie
• GPS
• Analoge en digitale electronica
• IT
–
–
–
–
Datacollectie
Representatie van gegevens
Databases
Internet
HISPARC in de klas
• (Astro)fysica
–
–
–
–
Relativiteitstheorie
Quantummechanica
Elementaire deeltjes
Nucleaire fysica
• Wiskunde
– Kansberekening, waarschijnlijkheden
• Techniek
• Biologie (evolutie)
Mogelijke leerling projecten
• Werking detectorstation (met hulp vanuit de
universiteit)
• Kosmische straling (literatuur onderzoek)
• Het internet (literatuur/praktisch)
• Tijd en positiebepaling: GPS
(literatuur/praktisch)
Mogelijke leerling projecten
• Kombinatie van metingen van stations. Wie
was het meest efficient? Wat was de hoogst
gemeten energie? (met hulp uit universiteit)
• Bepaling levensduur muon
• …….
Detector Setup
NAHSA bestaat uit
verschillende onafhankelijke
stations. De data van ALLE
stations moet gecombineerd
worden om nuttige informatie
te krijgen.
NAHSA (Nijmegen) status
• 7 maanden data
• 400 coincidenties
• 5 coincidenties over 3 km
• 3 afstudeerstudenten
• 1 erasmus student
• 3 profielwerkstukken
• 2 krantenartikelen
Events/dag
Events/uur