Waar is al de antimaterie gebleven?

1. Waar is al de antimaterie gebleven? Rob Knegjens

2. De Large Hadron Collider

4. Geneve

5. Wat interessante LHC feiten Wereld's grootste machine • 27km omtrek • 9300 (supergeleide) magneten Wereld's grootste koeling systeem • Pre-koeling magneten naar -193.2 C: 10.000 tonne vloeibare stickstof • Koeling naar -271.3 C: 120 tonne vloeibare helium Heetste plek in ons sterrenstelsel • Collisie interactie punten 100.000 keer heter dan de kern van de zon • 600 million collisies per seconde

6. Waar is al de antimaterie gebleven?

7. Wat is antimaterie?

8. De bouwstenen van Materie Wat kun je maken? Proton P n Neutron Neutron Elektron periodiek systeem van Mendeleev Alles!

9. De bouwstenen van Materie Ook de Munsterkerk Wat kun je maken? Proton P n Neutron Neutron Elektron periodiek systeem van Mendeleev Alles!

10. De Elementaire deeltjes Proton(+1) Neutron (0) Elektron (-1)

11. Quarks up up up Up (+2/3) down Down (-1/3) down down De Elementaire deeltjes Proton(+1) Neutron (0) Elektron (-1)

12. Quarks up up up Up (+2/3) down Down (-1/3) down down Radioactieve beta-verval: + + ? elektron (-1) Neutron proton (+1) De Elementaire deeltjes Proton(+1) Neutron (0) Elektron (-1)

13. Quarks up up up Up (+2/3) down Down (-1/3) down down Radioactieve beta-verval: Neutrino (0) + + ? elektron (-1) Neutron proton (+1) De Elementaire deeltjes Proton(+1) Neutron (0) Elektron (-1)

14. Voor elk materiedeeltje bestaat een antimateriedeeltje ! Antimaterie Revoluties begin vorige eeuw: • Relativiteitstheorie • Quantum Mechanica Paul Dirac (1928): relativistische quantum theorie! Anti-materie deeltje: • Zelfde massa • Tegenovergestelde lading

15. (iγμ∂μ-m)ψ=0 Antimaterie Revoluties begin vorige eeuw: • Relativiteitstheorie • Quantum Mechanica Paul Dirac (1928): relativistische quantum theorie!

16. Positron (+1) anti-up Anti-Proton(-1) anti-up anti-Quarks anti-down anti-Up (-2/3) Emilio Segrè and Owen Chamberlain in 1955 (Nobelprijs 1959) anti-Down (+1/3) De anti-deeltjes Carl Anderson in 1932 (Nobelprijs 1936)

17. Up Up ? anti-Down Instabiele deeltjes Mesonen: Kaon Pion En nog veel meer intsabiele deeltjes: Ω, ω, f, ρ, η, Σ, Λ, μ, ...

18. I II III Lading +2/3 e u c t (1976) (1995) -1/3 e d s b (1947) (1978)   e -1 e (1973) (1895) (1936) e   0 e (2000) (1963) (1956) De elementaire deeltjes Niet één serie, maar drie! quarks leptonen Materie

19. I II III Lading c +2/3 e u t c t (1976) (1995) d s -1/3 e d b s b (1947) (1978)   e -1 e   e (1973) (1895) (1936) e   e   0 e (2000) (1963) (1956) De elementaire deeltjes Lading II III I u -2/3 e quarks +1/3 e leptonen +1 e (1932) 0 e Anti-materie Materie

20. e+ e- e+ e- Hoe maak je anti-materie?? Albert Einstein: E=mc2 Pion materie + antimaterie = licht ! u (en vice versa) _ u

21. Anti-materie in ziekenhuizen:de PET-scan e+e

22. Totaal productie van CERN: 10 nano gram 4 uur: Fact en Fictie… Is een antimaterie bomb mogelijk? Citaten ‘Door deeltjes te laten botsen, kunnen we de bouwstenen van het heelal leren kennen.’ ‘Het is de energiebron van de toekomst. Duizendmaal zo krachtig als kernenergie.’ niet waar

23. Waar is de antimaterie gebleven?

24. Anti-materie?? (waar is het gebleven)

25. Geen anti-materie sterrenstelsels Geen anti-materie met satellieten

26. +1 Heeft de natuur een voorkeur? Andrei Sakharov (1921-1989) “Sakharov Voorwaarden” Asymmetrie in interacties van materie en antimaterie Heelal Oerknal tijd

27. Zien wij zo'n asymmetrie? Elektromagnetische Kracht Nee Sterke Kracht Nee Zwakke Kracht Ja! Zwaartekracht Nee

28. u c t d s b u u b b De Zwakke Kracht Quarks kunnen van type veranderen I II III quarks Asymmetrie: _ _ ≠ Materie Anti-materie

29. d d s s Meson verval In de praktijk: hoe vervallen Mesonen: Asymmetrie: _ ≠ ππ ππ _ anti-Kaon Kaon Materie Anti-materie Asymmetrie in Kaon systeem: James Cronin and Val Fitch in 1964 (Nobelprijs 1980)

30. Maar wij zien nog heel weinig asymmetrie... Met huidige asymmetrie: netto een sterrenstelsel van Materie De Realiteit in zichtbare heelal: Materie sterrenstelsels: 170 miljard Anti-materie sterrenstelsels: 0 ?

31. _ s b Zoektocht naar meer asymmetrie Gebruik zwaardere Mesonen! B Mesonen Nodig: deeltjesversneller met hoge energie! Albert Einstein: E=mc2 B meson anti-B meson Proton Proton

32. Op zoek naar materie-antimaterie asymmetrie: Detectoren

33. LHCb ATLAS CMS ALICE

34. _ s b LHCb Detector

36. Pion/Kaon onderschijden Muon detector Magneet energie elektronen en fotonen energie quark-deeltjes positie en impuls geladen deeltjes

37. Event in de LHCb detector

38. LHCb ATLAS ALICE CMS

39. mens het grootste fototoestel op aarde muon detector positie en impuls geladen deeltjes magneet magneet energie elektronen en fotonen energie quark-deeltjes

40. Theorie Data LHCb experiment Voorspellingen

41. Einde

42. Neutrinos sneller dan licht? Afstand: 732 km, Tijd: 0.0024 s 0.00000006 seconde sneller dan licht

44. Het Standaardmodel

45. Het Higgs veld

46. Het Higgs veld F = m a

47. Waar bestaat het heelal uit? 0% ANTI MATTER Slechts 4% is normale materie…

48. Donkere materie Rotatie-snelheid sterren Rotatie-curves

49. Donkere materie Botsende melkwegstelsels Gravitationele lens Normale materie is “afgeremd”: te zien met X-rays Donkere materie is “doorgeschoten”: te zien met gravit. lens

50. “Box” diagram: ΔB=2 s b b s “Penguin” diagram: ΔB=1 s b μ μ Verschil materie, anti-materie: Nobelprijs 2008 Nobelprijs voor Kobayashi & Maskawa • KM voorspelden in 1972 de 3de generatie quarks om kleine verschillen in materie en anti-materie te verklaren Toshihide Maskawa Makoto Kobayashi