Zwarte gaten en deeltjesversnellers

Zwarte gaten
en
deeltjesversnellers
Science 4 Fun
Leuven, 15 oktober 2009
Nathal Severijns
K.U.Leuven
Foto’s : NASA – Hubble Space Telescope
Afbeeldingen : “Bouwstenen van het heelal” - CERN (Geneve, 1978) en NIKHEF (Amsterdam, 1982)
zwart gat
ster
Alles is gemaakt van atomen
elektronen
atoomkern
elektronen
zijn de deeltjes die zorgen voor :
de atoomkern :
neutron
proton
binnen in het proton en neutron
zitten nog eens telkens 3 deeltjes
die we quarks noemen :
quarks en elektronen zijn de allerkleinste deeltjes die we kennen;
ze zijn zo klein dat we hun afmetingen niet kunnen meten
Atomen zijn zeer klein
je moet 1 miljoen atomen
naast elkaar leggen
voor 1 millimeter !!
(1 miljard voor 1 meter)
atoomkern
een atoomkern is
bijna 1 miljoen keer
kleiner dan een atoom !!
atoom
alles op aarde en in het heelal
is gemaakt van elektronen,
protonen en neutronen
Er zijn in de natuur nog een paar honderd andere deeltjes
om die te maken heb je krachtige deeltjesversnellers nodig
Zwarte gaten en deeltjesversnellers
↓
om de eigenschappen van de
deeltjes te leren kennen
Cosmotron – Brookhaven
HERA – Hadron Electron Ring Accelerator – Hamburg
De vier basiskrachten in de natuur
1. zwaartekracht
2. elektromagnetisme
deeltjesversnellers
3. sterke kracht
4. zwakke kracht
Hoe werkt een deeltjesversneller ?
de meeste deeltjes hebben
een elektrische lading
deeltjes krijgen
elektrische schop
Æ bewegen sneller
elektrisch geladen deeltjes
worden door
magneten afgebogen
de werking van een cirkelvormige deeltjesversneller :
na heel veel toertjes
vliegen de deeltjes
bijna even snel als
de lichtsnelheid:
300.000 km/s
Æ in bijna 8 seconden
rond de aarde
(ruimtestation
vliegt in 1,5 uur
1x rond de aarde)
Frankrijk
Zwitserland
het grootste
centrum voor
deeltjesversnellers
ter wereld
Jura
meer van Genève
~ 27 km omtrek
~ 8,5 km
de Large Hadron Collider (LHC) in CERN
- grootste en krachtigste deeltjesversneller ter wereld
- per seconde 11000 rondjes van 27 km omtrek
aan een snelheid gelijk aan
die van het licht = 300 000 km/s
een kijkje binnen in de deeltjesversneller
in deze buizen vliegen de deeltjes
(in het luchtledige)
om de eigenschappen van de
deeltjes te leren kennen laten we ze botsen
de gemaakte deeltjes sturen we door magneten
en daarna meten we ze met detectoren
magneten
detector
OPAL detector - LEP / CERN
CMS detector - LHC / CERN
OPAL detector / LEP - CERN
waar komen al de deeltjes vandaan ??
•
•
•
•
•
de deeltjes werden gevormd kort na de oerknal
tijdens de afkoeling van het heelal
atoomkernen
lichtste atomen
elektronen en quarks
protonen
neutronen
atoomkern
elektronen
de zwaardere atomen werden en worden
nog steeds gemaakt in de sterren
zware sterren ontploffen aan het
eind van hun leven (supernova)
de zwaarste sterren worden een zwart gat …