Wat is (astro)deeltjesfysica?
Deeltjesfysica is een vakgebied waarbij met zeer grote detectoren naar zeer kleine deeltjes gekeken wordt. Deeltjesversnellers vormen de basis van dit onderzoeksgebied. Door deeltjes zoals protonen te versnellen, kunnen zij bij een botsing met andere deeltjes veel energie vrijmaken om andere, nieuwe deeltjes te vormen volgens Einsteins E=mc2.
Op aarde zijn hiervoor verschillende versnellers gebouwd, in Hamburg op DESY, in Genève op CERN, in Chicago op Fermilab. In het heelal zijn zulke versnellers ook aanwezig, en deze worden steeds vaker gebruikt als welkome aanvulling op wat op aarde kunstmatig mogelijk is. De astrodeeltjesfysica brengt natuur en sterrenkunde samen.
Nikhef heeft onderzoeksgroepen die zich bezig houden met deze experimenten in de (astro)deeltjesfysica. De theoriegroep rekent mee met de experimentele natuurkundigen. De ondersteunende afdelingen voor de bouw en implementatie van de detectietechnieken en data-analyse ontwikkelen ook steeds nieuwere technieken.
- Visualisaties, boven: zo laat het Higgs deeltje zich in de LHC zien (deeltjesfysica). Rechts: door AUGER gemeten kosmische straling (astrodeeltjesfysica).
Bouwstenen
Op dit moment weten we dat moleculen uit atomen bestaan die op hun beurt weer deelbaar zijn (ondanks het feit dat atomos 'ondeelbaar' betekent in het Grieks). Protonen, neutronen en elektronen vormen atomen. Elektronen zijn niet meer deelbaar, protonen en neutronen wel; deze bestaan uit een combinatie van verschillende soorten quarks en gluonen. Naast deze bouwstenen van materie hebben deeltjes ook anti-deeltjes, die antimaterie vormen. Anti-elektronen zijn positronen, en alle quarks hebben een antideeltje.
Hoe onderzoeken we deze minuscule deeltjes? Om op aarde onderzoek te doen zijn gigantische deeltjesversnellers nodig. Eigenlijk is een versneller een microscoop, en hoe kleiner we willen kijken, hoe groter de miscroscoop met haar lenzen. In de kosmos vormen zeer sterke magnetische velden als het ware een 'natuurlijke' versneller. Voor het astrofysische onderzoek hoeven we daardoor 'alleen' nog de juiste detectoren te bouwen om onderzoek te doen.
