Scholierenproject “Kosmische Straling”

Het Scholierenproject
“Kosmische Straling”:
Een speurtocht naar bijzondere
signalen uit het heelal
Johan Messchendorp, Open dag 2003
Kwaliteit van Leven?
Kwaliteit van materie?
Waar komt materie vandaan?
Wat zijn de bouwstenen
van materie?
De eerste ideeën
warm
lucht
vuur
Bouwstenen
Eigenschappen
aarde
water
Ons huidig beeld
sinds
1974
ondeelbaar
Klein,kleiner,kleinste: Deeltjesfysica
sinds
1897
ondeelbaar
Kosmische Straling?
Kort door de bocht:
Invallende bouwstenen uit het heelal
90% protons (=waterstofkern)
9% heliumkern
“Ontdekking” van kosmische straling
Experiment met elektroscoop
Geladen staaf
Metalen staaf
Isolatiemateriaal
Glazen fles
Reepjes metaalfolie
+
+
Een opgeladen elektroscoop
ontlaadt spontaan
Ontdekking van Theodor Wulf: 1909
(Nederlandse priester!)
Verklaring…..
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
-
Ionisatie door invallende
straling
Ontlading van elektroscoop
straling
Waar komen deze deeltjes vandaan?
Priester: uit de hemel?
Oorsprong van straling?
Priester: meting op de Eiffeltoren
Ontlading van elektroscoop
nog sneller!
Straling dus neemt toe des
te hoger in de atmosfeer!
“Ontdekking” van kosmische straling
Viktor Hess : Oostenrijkse wetenschapper
1911-1913, ballonvluchten tot 5km hoog
Straling neemt inderdaad toe des
te hoger in de atmosfeer!
Ontdekking van kosmische straling
1936 Nobelprijs winnaar
Dus kosmische straling bestaat, maar…
Waar komt het vandaan?
En hoe kunnen we het meten?
De zon, een bron van straling
Noorderlicht=Poollicht
De zon, een bron van straling
De zon gezien door een filter
Uit de corona ontstaat
de zonnewind
De zon, een bron van straling
De zonnewind wordt afgebogen
door het magneetveld van de
aarde
Botsing van geladen deeltjes
met atomen in de atmosfeer....
Zeer hoog-energetische straling
Aantal deeltjes per seconde
per vierkante meter als functie
van de energie
Energie kan oplopen tot
300.000.000.000.000.000.000 eV
(vergelijk KVI:
200.000.000 eV)
=energie van een tennisbal met
snelheid van 300 km/h
En dat voor 1 kerndeeltje!!!!
Mogelijke bron van hoogenergetische straling
Een supernova is een
zware ster die onder zijn
eigen gewicht instort.
De buitenste lagen
worden weggeblazen.
Daarbij worden deeltjes
versneld tot zeer hoge
energie.
Supernova 1987A
De meest recente
met het oog
zichtbare
supernova vond
plaats in 1987.
Energie van 1065 eV
= 1032 * atoombom
10 miljoen oude ster met een massa van
20xZon en 170.000 Lichtjaren van de aarde.
Actieve sterrenstelsel
Actieve kernen van
sterrenstelsels zijn
superstralers; wat is de
bron?
Een jet uit de kern van het
melkwegstelsel M87 (Virgo A),
60.000.000 Lichtjaren ver.
De kleine heldere bron heeft
een massa van ruim 3 miljard
zonnen.
Hoe meten we nu hoogenergetische kosmische
straling op aarde?
Aantal deeltjes in atmosfeer per km2:
• Energie > 1016 eV 12 events/jaar
• Energie > 1017 eV 9 events/jaar
• Energie > 1018 eV 1 event /jaar
• Energie > 1019 eV 6 events/eeuw
Oeps, hoe kunnen we dan toch nog meten?
Antwoord: Atmosfeer als vergrootglas!!!
Een regen van deeltjes
Kosmische deeltjes botsen in
top van atmosfeer met
zuurstof- en stikstofkernen.
Een lawine van nieuwe deeltjes
wordt geproduceerd.
Meetstations op aarde kunnen lawine
meten en zodoende de energie en positie
van invallend deeltje reconstrueren.
Hoe ziet zo’n meetstation eruit?
In scintillatormateriaal maken
de deeltjes een lichtflits
De flits wordt door een
lichtversterker omgezet in
een elektrisch signaal
De verkregen data wordt via
internet verzameld door
centrale server
Zie nu de demonstratie
opstelling !!!
Meetstation op school
Detector in skiboxen op
het dak van school in
Nijmegen
Scholieren doen actief mee!!
Data van twee scholen
combineren
Data van 2 stations
combineren.
Duidelijke coincidentie!
Het bewijs van kosmische
straling!
Het Scholierenproject
“Kosmische Straling”
http://www.kvi.nl/~scholieren
http://www.hisparc.nl