NAHSA

NAHSA
Nijmegen Area High School Array
Charles Timmermans
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 !
INTERMEZZO -AFSTANDEN
•
•
•
•
•
•
Straal aarde: 6.4 106 m
Afstand aarde-maan: 3.8 108 m
Grootte zonnestelsel: 6 1014 m
Grootte melkweg: 50 kpc = 1.5 1021m=1.6 105 LY
Grootte locale cluster: 1Mpc = 3 MLY
Grootte universum: 1010 LY = 3 Gpc
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.
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)
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
Outreach
Prof. Dr. W. Levelt (KNAW):
“Ik moet zeggen dat het me erg hoog zit. Jong talent wordt
verspild. Leerlingen komen voor hun eindexamen eigenlijk
niet eens meer een academicus tegen, laat staan een
gepromoveerde wetenschapper. Terwijl iedereen weet dat
jongeren op die leeftijd juist geinspireerd kunnen raken door
een of twee goede leraren”
Bron: De Gelderlander woensdag 24 april 2002
Detector Setup
NAHSA bestaat uit
verschillende onafhankelijke
stations. De data van ALLE
stations moet gecombineerd
worden om nuttige informatie
te krijgen.
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 Station - Constructie
Detector op school
Data vergaren
Op school is het mogelijk om online te zien hoe het eigen station
functioneert.
Meten van hoog energetische
straling
Door gelijktijdige
Gebeurtenissen op de
verschillende stations te
combineren, meten we
hoog energetische
straling!
Data Combinatie
Als we de data van de
verschillende stations met elkaar
combineren, zien we duidelijk
coincidenties tussen twee van de
drie stations (met een onderlinge
afstand van 500 m)
Data op school
Wat is de rol van de universiteit ?
• De universiteit levert het detectorstation
• De universiteit verzamelt gegevens en
coordineert het experiment
• In geval van problemen levert de
universiteit technische bijstand
• De universiteit geeft hulp bij leerling
projecten
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.
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
• …….
NAHSA Status
• 4 maanden data
• 250 coincidenties
• 4 coincidenties over 3 km
• 3 afstudeerstudenten
• 1 erasmus student
• 3 profielwerkstukken
• 2 krantenartikelen