HISPARC Onderzoek van kosmische straling in een samenwerking

HISPARC: Onderzoek van kosmische straling in een samenwerking tussen universiteiten en middelbare scholen ØWetenschap ØTechniek ØEducatie ØOutreach

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 !

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 e. V niet meer dan 6 Mpc (locale cluster) (GZK limiet). Dus, er wordt verwacht dat er geen deeltjes van 1020 e. V 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. 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)

Een deeltjeslawine

Botsingen in de atmosfeer

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

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 op school

Data vergaren Op school is het mogelijk om online te zien hoe het eigen station functioneert.

Data op school

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.

Gebruikte technologie • GPS • Analoge en digitale electronica • IT – – Datacollectie Representatie van gegevens Databases Internet

HISPARC in de klas • (Astro)fysica – – Relativiteitstheorie Quantummechanica Elementaire deeltjes Nucleaire fysica • Wiskunde – Kansberekening, waarschijnlijkheden • Techniek • Biologie (evolutie)

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 • …….

Detector Setup NAHSA bestaat uit verschillende onafhankelijke stations. De data van ALLE stations moet gecombineerd worden om nuttige informatie te krijgen.

NAHSA (Nijmegen) status • 7 maanden data • 400 coincidenties • 5 coincidenties over 3 km • 3 afstudeerstudenten • 1 erasmus student • 3 profielwerkstukken • 2 krantenartikelen

Events/dag Events/uur