Hoge Energie Fysica

energie
Hoge-Energie
Fysica
Frank Linde, Valentijnsdag 2006
14 februari, Het Baken, Almere
energie: standpunt Bush
onze energiebehoefte
vereist kolenvergassing
kolenvergassing
produceert CO2
CO2 uitstoot versterkt
het broeikaseffect
luchtkoeling verhoogt
de vraag naar energie
globale opwarming
vereist luchtkoeling
het broeikaseffect leidt
tot globale opwarming
hoogteverschil 2 m
energie & arbeid
100 kg  9.8 m/s2
 1000 N
Arbeid = Kracht  Verplaatsing
= 1000 N  2 m = 2000 J
( 92 milligram chocolade)
behoud van energie?
Gewichtsheffen:
waar komt de energie vandaan?
behoud van energie?
Spierenergie:
chemische energie uit oxidatie voedingsstoffen
behoud van energie?
Chemische energie:
potentiële energie van elektronen in moleculen
behoud van energie?
Potentiële energie:
uit ons (plantaardige!) eten  word vegetariër
hoe
doen
planten
het?
behoud van energie?
Groene planten:
uit het zonlicht via de fotosynthese
hoe
doen
de zon
het?
behoud van energie?
Zonlicht:
2e
licht: 1 miljoen jaar!
neutrino’s: 8 minuten!
waar
komt
1
1H
vandaan?
neutrino’s: vreemde deeltjes
kernfusie in de zon: 4 11H 42He+2e++energie+···
behoud van energie?
Waterstof H2:
vanuit de oerknal 14.5 miljard jaar geleden
pre-Oerknal
post-Oerknal
Oerknal
niets ·
· ·
iets!
· · ··
energie: de oplossing?
Ezon  Mzonc2
 21047 Ws
1000 miljard jaar
2 protonen & 2 neutronen
(4He)
4 protonen
(4 1H)
mHe4.003
4mH4.032
150,000,000 km
efficiëntie van kernfusie:
1%  10 miljard jaar
Op Aarde:
(6,400,000)21400 W
 1.81017 W
= 180,000 TW
power consumptie
mensen op Aarde:
 10 TW
Zon levert: 4(150,000,000,000)21400  41026 W
relativiteitstheorie
c = 299792458 m/s; exact!
klok meet tijd: t
L
‘heen-en-weer’
periode t van het licht:
2L
t=
c
waarnemer in rust
c = 299792458 m/s; exact!
klok meet tijd: t’
v [m/s]
‘heen-en-weer’
periode t’ van het licht:
2L2+(½vt’)2
t’ =
c
L
(ct’)2 = 4L2+(vt’)2
2L
t
t’ =
=
c2v2 1v2/c2
½vt’
vt’
waarnemer beweegt met snelheid v
onvoorstelbare consequenties I
massa  energie
klokken lopen anders
energie  massa
afmetingen veranderen
onvoorstelbare consequenties II
Positron Emissie
+

e e
Tomografie (PET)
e+e
anti-materie!
anti-materie ’ontdekt’ 1927-1932
anti-materie ’ontdekt’ 1927-1932
lekker geslapen?
iedere nacht een miljoen “muonen” door je lijf!
Hoe ver komt  klassiek?
Hoe ver komt  relativistisch?
typische  snelheid:
v = 296794530 m/s
 0.99c
gemiddelde
levensduur
van een 
in rust is:
0.0000021 s
t
1v2/c2
bioscoop: Fantastic 4
kosmische straling & astronauten
Can People Go to Mars?
Space radiation between Earth and Mars poses a
hazard to astronauts. How dangerous is it out
there? NASA scientists are working to find out.
bronnen v/d kosmische straling?
laag-energetisch
hoog-energetisch
meten = weten!
idyllische onderzoekslocaties
Antarctica
Middellandse Zee
heel ver weg
Argentinië
hoge-energie fysica
beste microscoop?
deeltjesversneller!
Mendeleev’s
periodieke systeem
klassiek botsingsexperiment
eens een biljartbal, altijd een biljartbal
modern botsingsexperiment
sinaasappel
anti-sinaasappel
creatie
modern botsingsexperiment
banaan
anti-banaan
creatie
CERN/LEP: e e
botsingsmachine
+

e e
1989-2000
bouwen aan een LEP
experiment
elementaire deeltjes biljart
+

e e

+

e e
me  0.000000000000000000000000000911 gram
elementaire deeltjes biljart
+

e e

+

 
me  0.000000000000000000000000000911 gram
m  0.00000000000000000000000018800 gram
m  0.00000000000000000000000317000 gram
elementaire deeltjes biljart
+

e e

+

 
+

e e
 qqqq
quarks (q)
up (u)
down (d)
strange (s)
……………
de kleinste structuren?
0.00001 m
0.00000001 m
0.000000001 m
het moderne periodiek systeem
u
c
t
d
s
b
e
e




zelfs Bush begrijpt de theorie ···
toekomst (2007-···): LHC & ATLAS
virtual reality
status van de LHC versneller
status van het Atlas experiment
proton-proton botsingen
WWW: uitgevonden op CERN!
CERN’s 1e computer: Wim Klein
wetenschap  industrie