Cookies op Tweakers

Tweakers maakt gebruik van cookies, onder andere om de website te analyseren, het gebruiksgemak te vergroten en advertenties te tonen. Door gebruik te maken van deze website, of door op 'Ga verder' te klikken, geef je toestemming voor het gebruik van cookies. Wil je meer informatie over cookies en hoe ze worden gebruikt, bekijk dan ons cookiebeleid.

Meer informatie

Op zoek naar de kern - Deel 1: De deeltjesversneller van CERN

Door , 124 reacties

30-08-2015 • 06:00

124 Linkedin Google+

Sinds maart staat 's werelds grootste deeltjesversneller weer aan. Al jaren schrijft Tweakers over deze immense, door mensen gebouwde machine. Over de detectoren, de experimenten en de uitkomsten. De meeste lezers zullen toeschouwer zijn, net als wij. Voor sommigen is het de realiteit. De plek waar theorie zich moet bewijzen in de praktijk, zodat die in het standaardmodel van de natuurkunde past. Het is de enige mogelijkheid om te leren wat er plaatsvond rond het ontstaan van het heelal. Of om te leren waarom het grootste deel van de massa die er moet zijn, niet te vinden is. Of om dingen te ontdekken die we niet hadden kunnen bedenken omdat het nog niet bedacht was. Eigenlijk te veel om op te noemen.

Tweakers gaat in deze eerste aflevering van een serie van drie zelf naar CERN om te kijken hoe de 'kathedraal van de natuurkunde' nou eigenlijk overkomt als je er echt bent. Een ding weten we zeker: het onderzoeksgeld wordt niet besteed aan grote gebouwen en James Bond-achtige onderzoekscentra. De plek zindert omdat er duizenden mensen bezig zijn met dingen die leiden tot bijzondere ontdekkingen. Maar CERN is zeker niet de plek van hier en nu, het is de plek van de toekomst. Er moet nu gedacht worden over wat we hopelijk over tien of twintig jaar kunnen, zodat er naartoe gewerkt kan worden.

Wat er nu allemaal geleerd gaat worden, dat weten we niet. Wel weten we dat CERN een onvergetelijke indruk maakt op twee Tweakers die achter de schermen mochten kijken. Daar hebben we een heel klein stukje van meegenomen, dat nu via het world wide web naar je gestreamd wordt. En dat was er ook niet geweest zonder CERN.

In de volgende aflevering duiken we echt onder de grond om te kijken hoe de grootste twee detectoren erbij liggen. Ook nemen we een kijkje bij een van de oudste datacentra ter wereld, het CERN Computing Centre uit 1972, nu het centrum van het wereldwijde LHC Computing Grid en nog veel meer.

Deel 2: Ontelbaar veel botsingen en data

Deel 3: Klaar voor de toekomst

Reacties (124)

Wijzig sortering
Leuke video over de LHC en zijn doelen. Ik heb toch een paar kleine aanmerkingen. Er wordt telkens een vergelijking getrokken tussen zichtbare materie(4.9%), donkere materie(26.8%), en donkere energie(68.3%), waarbij de percentages de massa-energie bijdrage in ons universum aanduiden. Als men dan zegt dat zichtbare materie 5% van de totale massa in ons universum is dan is dat fout, het is namelijk 4.9/(4.9 + 26.8) * 100%. Dit omdat donkere energie niet massa is maar voornamelijk in deze context omdat het geen deeltjes zijn.

Het gedeelte over het detecteren van donkere materie is ook niet geheel juist. Het detecteren van missende energie in botsingen (meer dan dat je in het Standaard Model verwacht), hoeft niet perse te betekenen dat dit door donkere materie komt, dat kunnen ook prima langlevende deeltjes zijn die wel vervallen, maar buiten de detector.

Wel jammer dat er op experimenteel gebied wel politiek correct wordt gehandeld (ťťn persoon van ATLAS en ťťn van CMS) maar op theorie gebied alleen supersymmetrie besproken wordt, terwijl dat maar een fractie van de mogelijkheden van de LHC weerspiegelt. Voor een status van supersymmetrie in 2215 kan men trouwens slide 70 van https://indico.cern.ch/ev...44201/lykken_SUSY2015.pdf raadplegen. Dit is uit een zeer recente conferentie over supersymmetrie door haar aanhangers, waarvan enkelen gelukkig nog wel op een beetje zelfspot te betrappen zijn!

[Reactie gewijzigd door MDT-Maikel op 30 augustus 2015 07:32]

Leuke video over de LHC en zijn doelen. Ik heb toch een paar kleine aanmerkingen. Er wordt telkens een vergelijking getrokken tussen zichtbare materie(4.9%), donkere materie(26.8%), en donkere energie(68.3%), waarbij de percentages de massa-energie bijdrage in ons universum aanduiden. Als men dan zegt dat zichtbare materie 5% van de totale massa in ons universum is dan is dat fout, het is namelijk 4.9/(4.9 + 26.8) * 100%. Dit omdat donkere energie niet massa is maar voornamelijk in deze context omdat het geen deeltjes zijn.
Het feit dat het donkere energie heet betekent niet dat het niks met deeltjes te maken heeft. Die 5% slaat dan ook op energie, niet op massa. In de natuurkunde, en zeker de hoge energie fysica, wordt massa meestal gezien als een vorm van energie (je moet de vorm wel anders behandelen in the theorieŽn, maar het wordt gewoon behandeld als energie). Dus massieve deeltjes op hetzelfde plaatje zetten als "donkere energie", waar we nog nauwelijks iets over weten, is in principe niet zo heel gek. Voor een uitbreiding van het standaard model kijken ze voorlopig wel voornamelijk naar donkere materie.
Het gedeelte over het detecteren van donkere materie is ook niet geheel juist. Het detecteren van missende energie in botsingen (meer dan dat je in het Standaard Model verwacht), hoeft niet perse te betekenen dat dit door donkere materie komt, dat kunnen ook prima langlevende deeltjes zijn die wel vervallen, maar buiten de detector.
Dit is niet geheel correct, we kunnen heel erg goede statistische voorspellingen maken over hoeveel langlevende deeltjes buiten de detector zullen vervallen binnen het Standaard Model. Ontbrekende energie na deze berekeningen wordt vaak aan neutrino's toegekend, maar aangezien die ontstaan in koppels met elektronen, muonen of tauonen kun je een goede schatting maken van de energie die je zou missen. Mist er dan nog iets dan zou dit een aanwijzing kunnen zijn voor donkere materie. Je kunt zo dus vrij goed een statistische zekerheid van meerdere sigma's (bij de hoge energie fysica eisen ze altijd minimaal 5 sigma) realiseren, dat er in ieder geval iets gebeurt wat we niet kennen.
Wel jammer dat er op experimenteel gebied wel politiek correct wordt gehandeld (ťťn persoon van ATLAS en ťťn van CMS) maar op theorie gebied alleen supersymmetrie besproken wordt, terwijl dat maar een fractie van de mogelijkheden van de LHC weerspiegelt. Voor een status van supersymmetrie in 2215 kan men trouwens slide 70 van https://indico.cern.ch/ev...44201/lykken_SUSY2015.pdf raadplegen. Dit is uit een zeer recente conferentie over supersymmetrie door haar aanhangers, waarvan enkelen gelukkig nog wel op een beetje zelfspot te betrappen zijn!
Grappig plaatje inderdaad :P
Over donkere energie: Ik heb niet gezegd dat je het niet op het zelfde plaatje kan zetten, maar dan moet dat plaatje wel over de massa-energie gaan. Donkere energie verschilt nogal van donkere materie in zijn natuur. In de video wordt een paar maal massa gezegd in plaats van energie of massa-energie.

Belangrijker, over missende energie: Ik heb het over nieuwe deeltjes buiten het Standaard Model die lang kunnen leven. Deze deeltjes kan men met de LHC nooit van een donkere materie kandidaat onderscheiden. Dat ze bij ATLAS en CMS de achtergronden met missende energie van het Standaard Model onder controle hebben veranderd daar niets aan.

[Reactie gewijzigd door MDT-Maikel op 31 augustus 2015 01:09]

Over donkere energie: Ik heb niet gezegd dat je het niet op het zelfde plaatje kan zetten, maar dan moet dat plaatje wel over de massa-energie gaan. Donkere energie verschilt nogal van donkere materie in zijn natuur. In de video wordt een paar maal massa gezegd in plaats van energie of massa-energie.
Tja hier valt natuurlijk een flinke discussie over te voeren, en die zijn ook vast wel gevoerd. Feit is dat massa op gelijke voet met energie wordt behandeld in de meeste theorieŽn, het is dus zinnig om naar het totaalplaatje te kijken. In die zin bestaat ons universum uit energie, waarbij een deel daarvan massa is. In het filmpje wordt vaker het woord "massa" genoemd, dat is natuurlijk niet correct.
Belangrijker, over missende energie: Ik heb het over nieuwe deeltjes buiten het Standaard Model die lang kunnen leven. Deze deeltjes kan men het met de LHC nooit van een donkere materie kandidaat onderscheiden. Dat ze bij ATLAS en CMS de achtergronden met missende energie van het Standaard Model onder controle hebben veranderd daar niets aan.
Ah dan begreep ik je verkeerd, excuses. Ja het klopt inderdaad, ze kunnen voornamelijk voorspellen dat ze iets zien wat we nog niet kennen. Of dat dan donkere materie is is dan nog moeilijk te zeggen. Er zijn zeer veel theoretische modellen gemaakt die vervolgens getest worden. Zoals in het filmpje wordt gezegd: niet alleen het donkere materie deeltje zal worden gemaakt maar ook andere producten. Die kunnen vervolgens aan verschillende modellen getoetst worden en dan krijgen we een redelijk idee van wat er aan de hand kan zijn.
In het filmpje wordt vaker het woord "massa" genoemd, dat is natuurlijk niet correct.
Dat probeerde ik te benoemen.
Er zijn zeer veel theoretische modellen gemaakt die vervolgens getest worden. Zoals in het filmpje wordt gezegd: niet alleen het donkere materie deeltje zal worden gemaakt maar ook andere producten. Die kunnen vervolgens aan verschillende modellen getoetst worden en dan krijgen we een redelijk idee van wat er aan de hand kan zijn.
Noem er dan eens meer dan drie (die ook echt verschillend zijn) en missende energie in botsingen hebben. Voor de rest is wat je schrijft pure speculatie: het donkere materie deeltje kan prima het enige deeltje zijn wat de LHC kan produceren. Verder is de kans dat er heel veel nieuwe deeltjes geproduceerd zullen worden in tweede omloop van de LHC niet heel groot, omdat in de eerste omloop niks gevonden is. Zelfs als er al meerdere deeltjes gevonden zullen worden is het nog maar de vraag of de eigenschappen zoals interactiesterkte met andere deeltjes, spin, pariteit, enzovoorts gemeten kunnen worden. Zolang dit niet kan zul je moeilijk met een volledige theorie vergelijk kunnen maken. Al met al schets je een veel te positief beeld van de mogelijkheden. Dat is ook precies de reden waarom veel fysici al weer met voorstellen voor nieuwere nog grotere versnellers komen. Maar je weet het natuurlijk nooit, de komende twee jaar zullen de doorslag geven voor de LHC.
Noem er dan eens meer dan drie (die ook echt verschillend zijn) en missende energie in botsingen hebben. Voor de rest is wat je schrijft pure speculatie: het donkere materie deeltje kan prima het enige deeltje zijn wat de LHC kan produceren.
Om een deeltje te maken gaat er een heel proces van andere deeltjes creatie en annihilatie vooraf. Het Higgs wordt bijvoorbeeld ook waargenomen, juist door de andere producten. Een van de mogelijke detecties van het Higgs wordt bijvoorbeeld beschreven door dit diagram:
https://upload.wikimedia....x-Gluon-top-higgs.svg.png
Hierbij worden alleen de top quarks waargenomen, niet het Higgs boson zelf. Niet alleen het type deeltje is hier van belang maar vooral ook de richting en energie van de deeltjes.

Voor donkere materie zal eenzelfde aanpak gebruikt moeten worden, aangezien we geen gigantische XENON achtige detector naast het Atlas experiment hebben staan.
Verder is de kans dat er heel veel nieuwe deeltjes geproduceerd zullen worden in tweede omloop van de LHC niet heel groot, omdat in de eerste omloop niks gevonden is.
Dit is zeker waar, ik probeer ook niet aan te geven dat we sowieso iets gaan zien. Echter als er iets te vinden is op deze energieschaal is de kans groot dat we het wel vinden.
Zelfs als er al meerdere deeltjes gevonden zullen worden is het nog maar de vraag of de eigenschappen zoals interactiesterkte met andere deeltjes, spin, pariteit, enzovoorts gemeten kunnen worden. Zolang dit niet kan zul je moeilijk met een volledige theorie vergelijk kunnen maken. Al met al schets je een veel te positief beeld van de mogelijkheden. Dat is ook precies de reden waarom veel fysici al weer met voorstellen voor nieuwere nog grotere versnellers komen. Maar je weet het natuurlijk nooit, de komende twee jaar zullen de doorslag geven voor de LHC.
Tja dat ligt natuurlijk vooral aan de deeltjes die we wel of niet vinden. Als we bijvoorbeeld SUSY deeltjes vinden kunnen we van een aantal zeer waarschijnlijk wel het een en ander al vrij snel zeggen. Donkere materie deeltjes zijn wat dat betreft natuurlijk erg lastig aangezien we weten dat ze weinig interactie vertonen. Maar als we ook maar iets vinden wat erop lijkt kun je dat al een gigantische doorbraak noemen. Hetzelfde met SUSY deeltjes, er hoeft er maar ťťn gevonden te worden om de kijk op de deeltjesfysica helemaal te veranderen.

Er zijn trouwens wel aanwijzingen dat er misschien wat te vinden zou kunnen zijn op de 14TeV schaal, dit komt door een combinatie van theoretische voorspellingen met kosmologische indirecte waarnemingen. Hier is door mijn universiteit vrij recent een artikel over gepubliceerd.

Het blijft natuurlijk giswerk of we daadwerkelijk wat gaan vinden, maar de kans is wel degelijk aanwezig. Het is een beetje hetzelfde als met gravitatiegolven; daar verwachten ze ook dat ze met de nieuwe apparatuur 10^-2 tot 10^3 golven per jaar zullen detecteren, met een beetje geluk meten we dus over een paar jaar iets en met pech hebben we nog veel grotere meetapparatuur nodig of blijken ze niet eens te bestaan.
Ik reageer alleen op de drie punten die ik nog mijn aandacht waard vind:
Dit is zeker waar, ik probeer ook niet aan te geven dat we sowieso iets gaan zien. Echter als er iets te vinden is op deze energieschaal is de kans groot dat we het wel vinden.
Ik mis een bron of argument. Als je alleen zoekt naar SUSY en Composite Higgs als theoretische modellen zal je op zijn hoogst iets vinden wat daar op lijkt. Dat maakt de kans eerder klein dan groot. Energieschaal is een loos begrip, zolang je geen aanname maakt voor de interactiesterkte, zie bijvoorbeeld axions.
Tja dat ligt natuurlijk vooral aan de deeltjes die we wel of niet vinden. Als we bijvoorbeeld SUSY deeltjes vinden kunnen we van een aantal zeer waarschijnlijk wel het een en ander al vrij snel zeggen.
Dit stuk zit vol met tal van aannames, we gaan echt geen deeltje vinden wat meteen eruit springt als zijnde een SUSY deeltje. Ben je bekend met het "LHC inverse problem"?
Er zijn trouwens wel aanwijzingen dat er misschien wat te vinden zou kunnen zijn op de 14TeV schaal, dit komt door een combinatie van theoretische voorspellingen met kosmologische indirecte waarnemingen. Hier is door mijn universiteit vrij recent een artikel over gepubliceerd.
Heb je hier ook een bron van?
Ik mis een bron of argument. Als je alleen zoekt naar SUSY en Composite Higgs als theoretische modellen zal je op zijn hoogst iets vinden wat daar op lijkt. Dat maakt de kans eerder klein dan groot. Energieschaal is een loos begrip, zolang je geen aanname maakt voor de interactiesterkte, zie bijvoorbeeld axions.
De afstelling van de hardwarematige triggers is inderdaad altijd een onderwerp van discussie. De hoeveelheid data is echter gigantisch, en als een theorie met andere trigger instellingen misschien wel gelijk zou kunnen hebben (denk aan 0,5-1,5 sigma), terwijl het wel degelijk een belangrijk stuk theorie is dan kunnen ze anders ingesteld worden.

De laatste jaren is er natuurlijk veel gezocht naar de Higgs, andere dingen kregen verhoudingsgewijs een kleinere "bandbreedte" aan data. Dit zal altijd zo blijven, maar het feit is dat men nu druk op zoek is naar dingen als SUSY en dark matter, de triggers zullen daar dan ook op ingesteld worden.
Dit stuk zit vol met tal van aannames, we gaan echt geen deeltje vinden wat meteen eruit springt als zijnde een SUSY deeltje. Ben je bekend met het "LHC inverse problem"?
Tja we zijn dan ook vooral op zoek naar kandidaten. We zullen wel een aantal dingen al kunnen zeggen, maar het doel is nu vooral deeltjes zoeken en vaststellen dat het om nieuwe fysica gaat.
Heb je hier ook een bron van
http://arxiv.org/pdf/1501.02145.pdf
Tja we zijn dan ook vooral op zoek naar kandidaten. We zullen wel een aantal dingen al kunnen zeggen, maar het doel is nu vooral deeltjes zoeken en vaststellen dat het om nieuwe fysica gaat.
Wie is we? Ik heb nog geen enkele analyse van ATLAS of CMS gezien die het woord kandidaat in de titel of abstract noemde. En ze zijn niet direct op zoek naar nieuwe deeltjes, alleen naar afwijkingen van het Standaard Model. Dat je dat kunt interpreteren als nieuwe fysica is nogal duidelijk, maar als deeltjes niet direct. Daar zullen ATLAS en CMS echt wel iets meer moeite voor moeten doen, het Higgs boson is ook in een combinatie van talloze eindtoestanden gevonden en zelfs daarvan weten we nog niet eens of het Standaard Model is, of het volledig CP even is, of het onzichtbaar verval buiten neutrino's heeft, of het verval naar elektronen en neutrino's heeft, et cetera.
Dat is een artikel over het pMSSM, hoe is dat een aanwijzing dat er iets te vinden is op de 14 TeV schaal? Je bedoelt trouwens 3 TeV, want de LHC gaat echt geen deeltjes met een rustmassa van 14 TeV produceren en al helemaal geen SUSY deeltjes (want die komen altijd met z'n tweetjes, R-paritieitsconservatie aangenomen).

Een aanwijzing was er bijvoorbeeld voor het Higgs boson, ofwel het LHC vindt het Higgs boson ofwel er gebeurt iets anders nieuws om de perturbatieve unitariteit van longitudinale W-boson verstrooiingsamplituden te redden. (Wat een gedrocht van een vertaling is dat trouwens.)
Wie is we? Ik heb nog geen enkele analyse van ATLAS of CMS gezien die het woord kandidaat in de titel of abstract noemde. En ze zijn niet direct op zoek naar nieuwe deeltjes, alleen naar afwijkingen van het Standaard Model. Dat je dat kunt interpreteren als nieuwe fysica is nogal duidelijk, maar als deeltjes niet direct.
Nee daar komt dus juist the phenomenology bij kijken. TheorieŽn voorspellen afwijkingen die ik dit vakgebied worden vertaald naar afwijkingen in de metingen.
Daar zullen ATLAS en CMS echt wel iets meer moeite voor moeten doen, het Higgs boson is ook in een combinatie van talloze eindtoestanden gevonden en zelfs daarvan weten we nog niet eens of het Standaard Model is, of het volledig CP even is, of het onzichtbaar verval buiten neutrino's heeft, of het verval naar elektronen en neutrino's heeft, et cetera.
Nee dat is waar, er is nog zeker een hoop te doen in dat gebied ;)
Dat is een artikel over het pMSSM, hoe is dat een aanwijzing dat er iets te vinden is op de 14 TeV schaal?
MSSM staat voor Minimal Supersymmetric Standard Model, wat dus een van de SUSY theorieŽn is.
Je bedoelt trouwens 3 TeV, want de LHC gaat echt geen deeltjes met een rustmassa van 14 TeV produceren en al helemaal geen SUSY deeltjes (want die komen altijd met z'n tweetjes, R-paritieitsconservatie aangenomen).
Het artikel gaat over voorspellingen over productie van o.a. Higgs bosons via pMSSM processen, waarbij het vrij cruciaal is dat de initiŽle energie hoog genoeg ligt. De 14TeV slaat dan natuurlijk ook op de energie die de botsende protonen hebben, ik beweer nergens dat de deeltjes een rustmassa van 14TeV zouden hebben.
Een aanwijzing was er bijvoorbeeld voor het Higgs boson, ofwel het LHC vindt het Higgs boson ofwel er gebeurt iets anders nieuws om de perturbatieve unitariteit van longitudinale W-boson verstrooiingsamplituden te redden.
Klopt, het verschil met de Higgs was wel dat het standaard model voor de rest al vrij goed empirisch getest was, dit is bij SUSY modellen absoluut niet het geval waardoor het een veel groter giswerk is.
(Wat een gedrocht van een vertaling is dat trouwens.)
Het woord wordt gewoon in het Nederlands gebruikt, maar nu je het zegt is het wel vrij lelijk inderdaad ;)

Ik denk vooral dat we kunnen concluderen dat we een optimistische en een minder optimistische kant van dit verhaal kennen. We zullen de komende jaren zien of het wat gaat brengen.
Het E=MC2 van Einstein gaf toch echt aan dat energie en materie de zelfde basis hebben. Het gaf later ook aan hoe je van materie energie kon maken, kernenergie bijvoorbeeld.

Dat zal de reden zijn dat energie in deze zin bij materie wordt betrokken, het is eigenlijk hetzelfde, maar dan anders.
E=mc2 betekent niet dat energie en massa hetzelfde zijn. Het betekent dat massa en energie vergelijkbaar zijn. Je kunt materie dusdanig splijten dat er deeltjes vrijkomen die veel energie hebben, dat is de basis kernenergie. Ergo; er gaat geen massa noch energie verloren, het gaat over in andere deeltjes - en die deeltjes nemen hun energie mee. Die deeltjes zijn voor het grootste gedeelte een foton. Hetzelfde geldt voor deeltje/anti-deeltje interacties, het wordt niet omgezet in 'pure energie', maar alles wordt uitgezonden door middel van fotonen.

[Reactie gewijzigd door Dead Pixel op 1 september 2015 13:12]

Voor een status van supersymmetrie in 2215 kan men trouwens slide 70 van https://indico.cern.ch/ev...44201/lykken_SUSY2015.pdf raadplegen. Dit is uit een zeer recente conferentie over supersymmetrie door haar aanhangers, waarvan enkelen gelukkig nog wel op een beetje zelfspot te betrappen zijn!
HŠ! Ik wist het wel! Toch supergeheime uitvindingen daar die verborgen gehouden worden... Tijdreizen hebben ze er kennelijk al! :P
Ook jammer omdat er van de supersymmetrie veel populaire theorien door de LHC al zijn weerlegd. In de documantaire "Particle Fever" over de LHC, gaan ze hier wat dieper in.
Ik reageer hier zelden

De filmpjes hier op tweakers haperen (lag) heel erg heb dit alleen op deze site kunnen jullie ze misschien ook op youtube zetten?
Zeer mooi, leuk video! Mijn complimenten.
Maar vraag nu toch af... Waarom is het zo belangrijk om " dark matter " te willen ontdekken? Ik kan er niet bij mijn verstand dat er gezegd wordt dat dark matter dwars door staal of beton heen gaat.

Wat kunnen we ermee als het ontdekt is? Wat kunnen de toekomst ervan zijn? Dit staat los dat wij maar 3 dimensies kunnen zien.. Aka Instasteller.

Las hier op Tweakers tijdje geleden dat er iemand iets zwart dark matter gemaakt had op iets. Dat het materiaal zo donker is dat het haast geen licht doorlaat. Oftewel pikzwart.. Kan het 1.2.3 niet meer vinden.

Hoop dat iemand mijn vragen kan beantwoorden.

Edit: link naar de zwarte materiaal.
New Super Black Material Absorbs 99.965% Of Light

http://www.iflscience.com...erial-absorbs-99965-light

[Reactie gewijzigd door aygul12345 op 30 augustus 2015 09:46]

Zeer mooi, leuk video! Mijn complimenten.
Maar vraag nu toch af... Waarom is het zo belangrijk om " dark matter " te willen ontdekken? Ik kan er niet bij mijn verstand dat er gezegd wordt dat dark matter dwars door staal of beton heen gaat.
Het doel van dit soort onderzoek is altijd iets te ontdekken; toepassingen spelen hierbij nog geen rol. Denk aan het onderzoek dat eind negentiende en begin van de twintigste eeuw naar radioactiviteit gedaan werd. De mogelijke toepassingen ervan werden pas duidelijk in de jaren '30.

Zowel radioactiviteit als dark matter passen binnen een groter plaatje dat verklaart hoe bepaalde processen werken. Waar radioactiviteit je iets vertelt over hoe atoomkernen werken, is dark matter iets dat opduikt wanneer je probeert te verklaren waarom het universum eruit ziet zoals het eruit ziet. De details zijn vrij ingewikkeld, maar het komt erop neer dat we zonder dark matter en dark energy niet uit kunnen leggen waarom de ruimte de vorm ((pseudo-)euclidisch, dit is waarom de stelling van Pythagoras geldt) heeft die ze heeft.
Las hier op Tweakers tijdje geleden dat er iemand iets zwart dark matter gemaakt had op iets. Dat het materiaal zo donker is dat het haast geen licht doorlaat. Oftewel pikzwart.. Kan het 1.2.3 niet meer vinden.
Het materiaal waar je naar verwijst is "gewone" materie, maar dan uitzonderlijk zwart. Voor normale mensen betekent zwart dat iets niet te zien is omdat het niet reflecteert, en het dus zwart is. In de astronomie is het lastig om dingen te zien die geen licht uitzenden. Er zijn redenen om aan te nemen dat de meeste materie die te zien is, in de vorm van sterren bestaat en dus licht zou moeten uitzenden. In sommige sytemen volgende banen van sterren banen die niet te verklaren zijn onder grote hoeveelheden massa toe te voegen. De massa die hiervoor nodig is, is dusdanig groot dat je zou verwachten dat zich daar ook sterren zouden moeten bevinden, omdat die zich bij bepaalde dichtheden vormen. Om hier een werknaam voor te hebben heeft men gekozen voor "dark matter", wat in astronomische zin correct is.

Wat dit spul precies is weet niemand en het enige dat we weten is dat het niet of nauwelijks reageert, behalve met zwaartekracht. Om terug te komen op het donkere materiaal waarover je gelezen had. Dat reageert juist heel sterk met licht (EM) en is dus wel zwart/donker, maar geen dark matter.
Erg duidelijk uitgelegd, mijn dank ervoor.

Hoe kijk jij dan naar de onderzoek van dark matter? Weten wij over aantal jaar wat en hoe dark matter gemaakt wordt of waar het uit bestaat? (aanleiding van deze video is het nog onbekend)

Zal het lang duren voordat we meer weten over dark matter?
Dat is moeilijk te zeggen helaas. Donkere materie moet wel uit deeltjes bestaan die we nog net kennen, maar wat het is is nog onduidelijk. In verschillende SUSY (super symmetry) theorieŽn zou een of meer van de nieuwe deeltjes een goede kandidaat zijn hiervoor.

Het is vooral hopen dat donkere materie wel een zwakke binding kent met de zwakke kernkracht (een beetje zoals neutrino's), dit kunnen we namelijk in principe onderzoeken in experimenten zoals het LHC. Het zou ook kunnen dat ze alleen binden met de zwaartekracht wat de ontdekking nog veel lastiger maakt. De zwaartekracht is op schalen van deeltjes-niveau heel erg zwak en er is nog niet eens een sluitende theorie van de zwaartekracht.

Dus; dit is lastig te zeggen. Daarom richten ze zich bij het onderzoek bij CERN vaak vooral op onderzoek in de richting van BtSM (Beyond the Standard Model) waarbij ze hopen een deeltje dat ook een kandidaat is voor donkere materie tegen te komen.
Experimenten zoals het XENON experiment proberen donkere materie wel direct te detecteren, maar die zitten niet bij de LHC.
Dark matter betekent niet dat het materiaal heel donker is, en dat we het daarom niet kunnen zien. Het betekent dat de wetenschap het nog niet gedetecteerd heeft. Je moet dan denken aan elementaire deeltjes zoals atomen of electronen.

Als een planeet in ons heelal alleen heel erg donker zou zijn, zou het nog steeds wel detecteerbaar zijn, bijvoorbeeld doordat op een gegeven moment een ster wordt verduisterd door die donkere planeet. Dat is dus niet wat bedoeld wordt met donkere materie.
Je zegt:
Dark matter betekent niet dat het materiaal heel donker is, en dat we het daarom niet kunnen zien. Het betekent dat de wetenschap het nog niet gedetecteerd heeft. Je moet dan denken aan elementaire deeltjes zoals atomen of electronen.
Volgens jouw redenering zou dan ieder deeltje dat nog niet bekend is automatisch dark matter zijn. Dat waren enige jaren geleden vrijwel alle deeltjes van het standaard model, en ooit dus ook electronen en protonen. Volgens mij is dat onjuist. Wat wel het preciese criterium is voor dark matter/energy weet ik niet. (even opgezocht, het interacteert niet met ons via electromagnetische straling = dus niet direct waarneembaar). Het zijn de deeltjes/energie die noodzakelijk zijn voor een verklaring van de waar te nemen uitdijing van het universum. Zonder die dark stuff zou dat heel anders zijn. Dark stuff past niet in het huidige standaard model en dat model zou dus uitbouw behoeven. Zo heb ik het altijd begrepen.

[Reactie gewijzigd door spyro op 30 augustus 2015 12:03]

Ik denk dat je Iceblink's reactie te ver doortrekt. Donker slaat alleen op "onzichtbaar" of "onbekend", verder niet dat elk onontdekt deeltje DM zou moeten zijn. DM zorgt overigens niet voor uitdijing van het heelal, dat doet alleen DE.

Om misverstanden te voorkomen was het denk ik ook beter als donkere materie "onbekend zwaartekrachtveroorzakende materie" had geheten en donkere energie "onbekend heelaluitdijende kracht" .

We zien de effecten van DM (sterrenstelsels hebben meer zwaartektracht dan dat we aan materie/massa waarnemen, er is dus nog iets daar wat massa heeft), maar we zien op dit moment gewoon nog niet waaruit het gemaakt is, that's all.
Ik denk dat je Iceblink's reactie te ver doortrekt. Donker slaat alleen op "onzichtbaar" of "onbekend", verder niet dat elk onontdekt deeltje DM zou moeten zijn. DM zorgt overigens niet voor uitdijing van het heelal, dat doet alleen DE.
Wat ik bedoel is juist dat "Dark" onzichtbaar betekent. Als het op een gegeven moment wel bekend is, zal het nog steeds dark heten.

Met de effecten op uitdijing bedoel ik het verschil tussen voorspelde uitdijing op grond van bekende massa en gemeten uitdijing. Volgen mij hebben zowel dark matter als energy daar invloed op.
de "extra" zwaartekracht die sterrenstelsels hebben vanwege DM is niet voldoende om de uitdijing van het heelal door DE tegen te gaan. Het houdt hooguit de sterrenstelsels zelf bijelkaar.

In het algemeen word ook aangenomen dat de invloed van DM daarom verwaarloosbaar is.

Er zijn wel theorieen die zeggen dat we in een soort oscilerend heelal zitten, waar we nu net op dit moment een opwaartse beweging zitten (meer expansie), die gevolgd word door een neerwaartse (minder expansie) waardoor de acceleratie van de expansie sneller lijkt dan dat ie op de lange termijn werkelijk is.

In dat geval zou DE dus niet zo sterk zijn als we denken en DM toch wel invloed hebben op de decceleratie van de expansie. Maargoed, dat is wel een erg speculatieve theorie.
Ik laat even mn fantasie de vrije loop. Dark matter gaat overal doorheen. Dat is soms een handige eigenschap, nietwaar? Stel dat je een 'gewoon' voorwerp om kan zetten in dark matter en zoals in de ruimte een zetje kan geven in de juiste richting en op de bestemming weer kan terugveranderen, dan heb je een hele praktische toepassing.

Zelfs al zou je alleen maar een bestaande stroom van dark matter een beetje kunnen sturen, als draagzender voor informatie zoals bij een FM-zender, dan zou dat al een storingsloze(?) uitzending kunnen zijn.

Maar zolang je niets weet over dark matter..
Zoals je al zegt: " zo lang je niets weet over dark matter", kun je vrij fantaseren. Dat is fijne star trek techno-nonsense. Maar de werkelijkheid is weerbarstiger. Gewone matter omzetten in dark matter, lijkt nogal onwaarschijnlijk. Zoals je ook niet zomaar een proton in een electron om kunt zetten. En omdat dark matter niet interacteert met de ons bekende 'gewone' matter, lijkt het wel erg onwaarschijnlijk dat dat ooit kan. Maar ook de andere kant op geldt; zo langs je niet weet over dark matter, kun je ook niets uitsluiten. Wie weet. Ik hoop nog steeds op een werkelijke transporter als in star trek.
Toegegeven, ik maak het nu al te simpel, maar anderzijds waren radio-activiteit en magnetisme tot een pakweg anderhalve eeuw geleden net zo geheimzinnig, onbekend en ongrijpbaar. Dark matter zal dat misschien altijd blijven: Een voor ons puur theoretisch principe, net zoals we nu dankzij Einstein begrijpen dat tijd relatief is, zonder dat we daar in de praktijk in ons leven iets aan hebben.
Prachtige documentaire :) Complimenten!
Altijd super interessant, al die werkzaamheden bij CERN... Maar ook bij Fermilab.
Toch hoor je 't meeste van die eerste de laatste tijd.

Het is zeer knap dat we zulke prachtige en extreem geavanceerde apparaten hebben weten te bouwen, plus de opslag hebben weten te realiseren om die data uberhaupt kwijt te kunnen: maar ook om te verwerken. (Al gaat daar vaak natuurlijk nog erg lang overheen voordat het werkelijk geanalyseerd is.)
Ze zeggen wel dat mensen niet kunnen toveren, maar het is haast magie wat hier wordt gedaan. ;)
Werkelijk ontzag voor de mensen die het allemaal voor elkaar krijgen en hier elk jaar weer aan werken... Zeer belangrijk onderzoek, zeer belangrijke mensen; al wordt dat vaak onderschat.

En mag ik nog even zeggen dat ik blij ben dat we dit soort onderzoek hier kunnen uitvoeren...
Nog niet zo gek lang geleden was dit allemaal verboden hekserij wat je zelfs met de dood kon bekopen... Volgens sommige overtuigingen en in bepaalde landen is dat nu nog zo. Ben er dankbaar voor dat we dat hier niet hebben, en al deze wetenschappers hun uitermate belangrijke werk kunnen voortzetten.

Wel heb ik toch altijd 't idee dat we erg op moeten passen dat er geen foute conclusies getrokken kunnen worden. Het is vaak makkelijker om iets waar te nemen en vervolgens te gaan begrijpen hoe het werkt, dit uit te leggen en te bewijzen (aldanniet via herproductie van het feit). In deze gevallen gaat het vaak omgekeerd: er wordt een theorie gemaakt, daar klopt iets niet in: dus moet er iets komen dat het verklaard. Knappe hoofden weten keer op keer het toch weer voor elkaar te boksen dat er een logische verklaring kan zijn, met veel rekenwerk en diep begrip van de natuurkunde tot zover wij daar uberhaupt wat vanaf weten. (En ik denk dat we nog niet eens zo gek veel weten, really... Zeker omdat er gewoon dingen zijn die wij (nog) niet kunnen waarnemen.) Maar het gevaar loert er dan in dat je nu iets wilt gaan bewijzen dat in het model past, en als je dan iets vindt (wat er (heel) sterk op lijkt) dat dit dan ook zo ingevuld wordt. Ik vraag me dan toch altijd af of we er niet kilometers naast zitten, en of we dan niet zelf het bewijs fabriceren (technisch gezien gebeurt dat ook, maar je snapt wat ik bedoel :P) om onze eigen aannames te bevestigen.

Jaja, natuurlijk is het een theorie en dat moet bevestigd en bewezen worden, voor zover mogelijk. ('t liefste wel, in ieder geval.) Toch ben ik er altijd lichtelijk bang voor dat we de theorie wel bewijzen, maar dat we dat misschien doen aan de hand van een concept wat wel in de theorie paste: maar toch iets anders is/een ander doel had: maar hetzelfde laat zien wat wij dachten dat we wel zouden moeten zien.

Stof tot nadenken... En altijd wel interessant.
Ben benieuwd of we over bijvoorbeeld 10 a 15 jaar er opeens achterkomen dat we er, ondanks bewijzen voor onze theorieen en modellen die we nu als correct beschouwen, flink naast zaten en dat het hele model weer gewijzigd moet worden of de theorie *toch* nog aan duigen valt; ondanks dat we er zo overtuigd van waren en er bewijs in overvloed was... Of zo dachten we.

Tot zover ga ik er natuurlijk maar vanuit dat het klopt, immers komen de berekeningen en bewijzen vaak uit. Lichtelijk twijfelen en sceptisch blijven houdt echter hopelijk een gezonde drang om altijd meer bewijs te vinden aan de gang.

Anyhow... That aside. Petje af voor al deze zeer knappe koppen, de technologie die ze hebben weten te bouwen: en de experimenten die ze er mee weten uit te voeren.
Hulde! :)

Dank voor de reportage, ik wacht op deel 2!!
Een wetenschappelijke theorie bewijs je niet, hij blijft staan of wordt gefalsificeerd.
Het zijn en blijven theorieŽn omdat je nooit zeker weet of het blijft staan.
Zwaartekracht werd lang als universeel gezien, totdat bleek dat op hele kleine schaal zwaartekracht niet hetzelfde werkt.
Sceptisch zijn is een belangrijke eigenschap in de wetenschap, als we alles zomaar voor waar aan zouden nemen wordt het een geloof.
Uhm. Bij mijn weten werkt zwaartekracht op hele kleine schaal juist volkomen Newtons. Dat is met een paar prachtige experimenten van roterende schijven met gaten erin onubbelzinnig aangetoond. Het is juist op grote schaal dat er rare dingen gebeuren waardoor Fritz Zwicky in 1933 met een bijzonder klassieke redenering (het zou nu een eerstejaars mechanica-opgave zijn) kon aantonen dat er meer materie in een cluster sterrenstelsels moest zitten dan hij kon waarnemen. En nu, 80 jaar later, weten we nog steeds niet hoe die waarneming bevredigend te verklaren.
De reden dat we opzoek zijn naar een theorie van alles is omdat we de manier waarop zwaartekracht zich op subatomaire schaal gedraagt niet kunnen verklaren.
De simpelste beschrijving: https://nl.wikipedia.org/wiki/Kwantumgravitatie
De muziek van Interstellar maakt het natuurlijk compleet. Mooie video, op en top Tweakers! Meer van deze uitstapjes a.u.b. :*)
Muziek uit TRON bedoel je.

http://youtu.be/JLZGbJ5QE8M

Leuke video report. Kijk al uit naar de volgende.
Vanaf ongeveer 4:30 hoor ik toch echt Cornfield Chase: https://www.youtube.com/watch?v=vFJ0CR9yQW8
Ah, die had ik dan toch even gemist. Weten ze wel weer de futuristische soundtracks te vinden bij dit report.
Filmmuziek wordt vaak niet opgemerkt, maar maakt juist vaak de film. De muziek van Hans Zimmer in Interstellar vind ik geweldig. Het maakt de film compleet...... Leuk dat je er bij stilstaat... Zelf ben ik een groot fan van filmmuziek.

Dan even Ontopic: Voor diegene die al die info over bijv quarks erg complex en verwarrend vinden, hier een leuke video waardoor je nog meer verward raakt :P
(En zin krijgt om te snoepen :9~ )

What are Quarks? Sugar Edition! https://www.youtube.com/watch?v=LraNu_78sCw
Muziek is inderdaad geweldig, tracklistje zou wel mooi meegenomen zijn :D

//edit: uiteraard dikke kudos aan Tweakers voor deze geweldige serie, ik kijk al uit naar het vervolg !

[Reactie gewijzigd door Hardfreak op 30 augustus 2015 17:46]

Hoeveel rondjes moet een proton voordat hij op bijna de lichtsnelheid zit? En zou het theoretisch mogelijk zijn om ze niet in een cirkel te versnellen maar gewoon in een lange rechte buis?
Zeker, theoretisch is het mogelijk. In de praktijk niet.

De deeltjes hebben een snelheid dicht tegen dat van het licht. Dat betekent dat je om een deeltje 1 seconde te geleiden je al 300.000 kilometer recht buis nodig hebt. Dat is een rechte buis van hier tot de maan zo'n beetje.
Dat is zeker niet waar, kan ik je als deeltjesfysicus vertellen. Er zijn zat lineaire versnellers geweest door de gescheidenis heen en ook een volgende versneller zou linear kunnen worden (International Linear Collider - ILC).

Voor een proton-proton machine als de LHC is een circulaire versneller geen probleem. Voor een machine met elektronen en/of positronen echter wel. De voorganger van de LHC, de Large Electron Positron Collider (LEP), was ook 27km in omtrek. Daar is de tunnel ook voor gebouwd in de jaren '80.

Bij zo'n machine loop je tegen het volgende probleem aan: stralingsverliezen (synchotronstraling), omdat een geladen deeltje dat de bocht om gaat energie verliest. Dat verlies gaat als 1/m^4 (voor een proton, met een 1000 keer zo grote massa als een elektron, is dit probleem dus een factor 10^12 kleiner). Je kunt, gegeven een bepaalde straal, dus simpelweg niet verder dan een paar honderd GeV versnellen (LEP zat op ongeveer 200 GeV aan het einde). Anders verlies je alle energie die je in je bundel stopt na 1 rondje alweer.

De oplossing voor een circulaire versneller is dus een grotere tunnel. Daar zijn voorstellen voor (TLEP/FCC-ee), maar die liggen nog op de tekentafel: het zo een 80km of 100km grote ring bij CERN zijn.

Long story short: circulaire protonversnellers zijn geen probleem. Circulaire elektronversnellers moeten extreem groot worden. Lineaire versnellers kunnen wel. Er moet alleen wel R&D plaatsvinden voor de versneller, om uiteindelijk een paar GeV/cm te kunnen versneller (dat is extreem veel). Je hebt deels gelijk: een lineaire versneller heeft het in principe lastiger dezelfde energie te bereiken. (Zie: plasma wakefield acceleration: https://portal.slac.stanf...lic/facet/Pages/rpwa.aspx)
Je geeft eigenlijk zelf het antwoord al. In een kring kun je rondjes draaien en zo een veel grotere afstand afleggen. Als je datzelfde snelheid op een recht stuk zou willen halen, dan heb je wel een heel erg lang buis nodig.
De deeltjesversnellers die we vroeger in Amsterdam hadden zijn begonnen met een rechte buis volgens mij. Zie ook deze PDF: https://www.nikhef.nl/fil...eschiedenis/EVIA-boek.pdf
Mooie serie, en ook goed te volgen. Wat vooral interessant is is hoe elke ontdekking weer nieuwe vragen gaat oproepen en hoe die bestaande theorieŽn omver kunnen werpen.

Het lijkt me fantastisch om daar eens rond te kunnen lopen, en door Tweakers komen we er in ieder geval heel dicht bij. Ik ben vooral benieuwd welke toepassingen men hier uiteindelijk uit gaat ontwikkelen. Een ding is zeker, er valt nog ontzettend veel te ontdekken!
Het lijkt mij ook cool om er eens rond te lopen, helemaal omdat de omgeving daar er net uitziet alsof het uit een computerspel komt, ik kan niet echt het woord er voor vinden maar vet is het zeker.
Je kunt zeker op bezoek. Er zijn gewoon rondleidingen te boeken, die gratis zijn. Als je geluk hebt, kun je ook bij een van de experimenten langs (die rondleidingen heb ik zelf gegeven). Daarvoor moet je echter wel net op een moment zijn dat er geen botsingen zijn.

Bepaalde dingen, zoals de controlekamers of de magneettestruimte SM-18, zijn altijd te bezoeken, ongeacht of er botsingen zijn. Daarnaast zijn er natuurlijk de gebruikelijke tentoonstellingen die te bekijken zijn.
Interessant!

Gaan jullie ook nog bij het NIKHEF kijken? Die hebben in de jaren '80/'90 immers ook een rol van belang gespeeld in dit onderzoek.

Al weet ik niet wat er nog over is van de deeltjesversneller daar.
Als je goed kijkt zie je dat we Ivo buiten bij NIKHEF geÔnterviewd hebben :)
Nikhef speelt nog steeds een grote rol. Binnen ATLAS is het een van de grootste groepen; bij LHCb de grootste, meen ik uit mijn hoofd. De exacte getallen weet ik niet meer, maar je kunt altijd een auteurslijst gaan scannen ;-)
Meest interessante voor mij is de grootste cryogene koelinstallatie ter wereld bij de LHE en supergeleidende eigenschappen bij lagere temperaturen. Machtig mooi dat je iets 2 kelvin kouder kan maken dan de ruimte en machtig wat er gebeurt met stoffen bij deze extreem lage temperaturen. Ja, de cryogenics is voor mij echt het meest interessant.

[Reactie gewijzigd door govie op 30 augustus 2015 16:28]

Dat is ook supergaaf. Daar konden we helaas niet in de buurt komen maar slechts op een afstandje zien.
Eventueel zijn de installaties juridisch gezien nog bezit van airliquide en lindegas`, welke de hoordaannemers zijn geweest. Komt ook dicht bij het overklokken, haha }:O

[Reactie gewijzigd door govie op 30 augustus 2015 19:38]

ik heb nog heel wat scheikunde te doen voor ik hier iets van snap :)
Pssst.....Natuurkunde
ook, en wiskunde.
oftewel nog een hoop school :P
Ik moet zeggen een super interessant serie. Ik heb dus met veel interesse gekeken en ben benieuwd naar de volgende aflevering! Toch zou de wereld zich meer om dit soort dingen druk moeten maken dan nu gebeurd...
Vind ik niet, ik vind dat we ons druk moeten maken om het voortbestaan van de aarde en de mensheid, toch onze eerste prioriteit: Bewoonbare andere planeten? Anders goed voor de aarde blijven zorgen!
Daar mag de aandacht zeker ook naar uitgaan! Ik doel meer op bijvoorbeeld dat Rusland gedoe.
Nou is dat redelijke korte termijn, maar we moeten eens voor de aarde gaan zorgen, als dat niet gebeurd dan komen we sowieso nergens.
Onzin. We moeten voor ons zelf zorgen en aangezien de planeet een houdbaarheids datum heeft betekent dat dat we moeten exploreren in tijd en ruimte.
De planeet heeft weliswaar een houdbaarheidsdatum, maar als we er niet voor zorgen dat we die verlengen dan kunnen we wellicht niet eens van de resultaten van dit onderzoek gebruik maken is wat Game-overrr volgens mij wil zeggen.

Ik denk dat hij daar voor een deel gelijk heeft, maar mogelijk leiden ontdekkingen in CERN ook tot nieuwe inzichten die een bijdrage kunnen leveren aan oplossingen voor de problemen die het niet goed zorgen voor onze planeet hebben veroorzaakt / veroorzaken.
Met houdbaarheidsdatum bedoel ik de onzekerheid mbt ons zonnestelsel. Zonnestelsels zijn niet statisch maar instabiel. De planeet regenereert zichzelf dat zou ook tenkoste van de mensheid kunnen gaan. In dat proces spelen we een beperkte rol.
Ik was inderdaad wat kort door de bocht. Natuurlijk is onze planeet het belangrijkste wat hebben. En respect en goed rentmeesterschap zijn uiteraard van groot belang. Echter dit moet onze exploratie niet in de weg staan. Ook als betekent exploitatie van de aarde. Het gaat mijn inziens om de prioriteiten op orde te hebben. Ja dit is een fantastische planeet maar we zijn in een race om het op tijd te kunnen verlaten.
1 2 3 ... 6

Op dit item kan niet meer gereageerd worden.


Apple iPhone X Google Pixel 2 XL LG W7 Samsung Galaxy S9 Google Pixel 2 Far Cry 5 Microsoft Xbox One X Apple iPhone 8

© 1998 - 2017 de Persgroep Online Services B.V. Tweakers vormt samen met o.a. Autotrack en Hardware.Info de Persgroep Online Services B.V. Hosting door True

*