Natuurkunde

kosmische straling en deeltjes


Inleiding

De aarde ligt constant onder vuur van buitenaf: energetische deeltjes, neutrino's en straling vanuit de ruimte bereiken constant de aarde. Allerlei soorten straling bereiken de aarde, zoals licht, microgolven en gammastraling. Hier is al veel onderzoek naar gedaan en er is al relatief veel over bekend. De oorsprong van de straling is veelal de zon, maar ook andere objecten in de ruimte zoals sterrenstelsels en supernova's zenden grootte hoeveelheden straling uit.

Neutrino's

Neutrino's zijn deeltjes met bijna geen massa en ook nog eens zonder lading. Daarom hebben ze bijna geen interactie met deeltjes in de omgeving en zijn ze bijna niet te detecteren. Neutrino's vliegen door de aarde heen zonder ergens op te botsen of af te buigen, door je pink vliegen per seconde 100 miljard neutrino's afkomstig uit de zon! Door onderzoek te doen naar deze neutrino's die uit de zon komen heeft men een idee van de massa van het neutrino gekregen. Onderzoek naar de herkomst van neutrino's kan inzicht geven in processen die zich afspelen in ver afgelegen objecten, zoals supernova's en zwarte gaten. Het onderzoek ligt nu zeker niet stil, in de middellandse zee en op de Zuidpool proberen wetenschappers neutrino's te detecteren door te kijken naar kleine lichtflitsjes die optreden als een neutrino botst met water.

Kosmische deeltjes

Kosmische deeltjes zijn deeltjes als protonen of atoomkernen. Ze kunnen vrijkomen bij het uiteenvallen van een grote instabiele kern of bij supernova's. Ze hebben een energie die wordt uitgedrukt in elektronvolt (eV). Deeltjes met lage energieën worden vaak op aarde waargenomen, en kunnen ontstaan bij kerncentrales op aarde of komen uit de zon. Bij hogere energieën wordt het aantal gedetecteerde deeltjes snel minder. Tot 1015 eV komen de deeltjes veelal uit ons sterrenstelsel. Deeltjes met een nog hogere energie (1015 eV) zijn instaat uit het magnetisch veld van hun oorspronkelijke sterrenstel te ontsnappen en kunnen ons bereiken. Deze deeltjes zijn erg interessant, omdat hun baan vrijwel niet af te buigen is kan men detecteren waar ze vandaan komen. Dit geeft informatie over hun bron. Een nadeel is dat de deeltjes erg zeldzaam zijn, per m2 komt er 1 zo'n deeltje per jaar op aarde. Dringt zo'n deeltje onze dampkring binnen en botst het op een deeltje in de atmosfeer, dan ontstaat er een lawine aan secundaire deeltjes. Deze deeltjes kan men detecteren en zo de baan van het oorspronkelijke deeltje berekenen. Hiervoor zijn detectoren nodig die een groot oppervlak hebben: in Argentinië is op een terrein zo groot als Luxemburg een groot aantal detectoren geplaatst. Nederland werkt ook mee aan dit project.

En nu zelf!

Ook jij kan deze deeltjes detecteren. Op verschillende plekken in Nederland worden op middelbare scholen detectoren gebouwd en mee gemeten, met steun van universiteiten. Met je zelf verkregen data kan je zelf je onderzoek uitvoeren! Kijk voor informatie op www.hisparc.nl.

onderzoeksvragen

Waarneming
Is het mogelijk om zelf astrodeeltjes waar te nemen en uitspraken te doen over het deeltje? Heeft de locatie of tijd invloed op je metingen?

Detectie
Hoe werkt de detectie van deze deeltjes?

Richting primaire deeltje
Hoe is de richting te bereken van het primaire deeltje als je een lawine aan deeltjes meet met verschillende detectoren?

Aardse invloeden
Wat is de invloed van de dampkring en het aards magnetisch veld op astrodeeltjes?

Gps
Wat is de rol van gps in het meten van deeltjes? Hoe werkt gps en hoe pas je dat toe?