Na de soms nogal spottende manier waarop de al-dan-niet-sneller-dan-het-licht-neutrino’s afgelopen week weer in de belangstelling zijn komen te staan, lijkt het me goed om even in herinnering brengen hoe het nieuws van de neutrino’s vorig jaar precies voor het voetlicht is gebracht. Dat was namelijk, kort samengevat, met de boodschap: ‘Wij van het OPERA-experiment hebben iets geks gevonden, wij kunnen het niet verklaren, kijken jullie er eens naar.’
Categorie: Natuurkunde
Categorieën
Brian Cox en het uitsluitingsprincipe
Brian Cox, de knapperd die met name in Groot-Brittannië natuur- en sterrenkunde met zoveel succes populariseert, maakte onlangs in een praatje het volgende punt:
Volgens het uitsluitingsprincipe van Pauli kunnen geen van de elektronen in het heelal precies hetzelfde energieniveau hebben. Maar dat heeft een heel vreemd gevolg. Kijk, ik pak nu deze diamant en verwarm hem een beetje tussen mijn handen. Zo stop ik er een beetje energie in, en daarmee beweeg ik de elektronen in het rond. Sommige van die elektronen springen daardoor naar andere energieniveaus. Maar deze verandering in de elektronenconfiguratie in de diamant heeft gevolgen, omdat alle elektronen in het heelal zich aan Pauli moeten houden. Daarom moet elk elektron rond elk atoom in het heelal zich verplaatsen terwijl ik deze diamant verwarm, om ervoor te zorgen dat geen ervan in hetzelfde energieniveau belanden. Wanneer ik deze diamant verwarm, veranderen alle elektronen in het heelal gelijktijdig maar onmerkbaar hun energieniveaus. Dus alles is verbonden met alles.
Toegegeven, het is alweer een tijdje geleden dat ik me met quantummechanica heb beziggehouden, maar dit lijkt me toch echt onzin. Twee elektronen die bij hetzelfde atoom horen, kunnen niet precies dezelfde quantumtoestand hebben volgens het uitsluitingsprincipe van Pauli; dat klopt. (Ze kunnen overigens wel hetzelfde energieniveau hebben, in tegenstelling tot wat Cox zegt, als ze maar een tegengestelde spin hebben.) Twee elektronen die daarentegen bij verschillende (en niet aan elkaar gebonden) atomen horen, hebben sowieso nooit dezelfde quantumtoestand. Een verandering van de quantumtoestand van de een dwingt dus nooit, via het uitsluitingsprincipe van Pauli, de ander van energieniveau te veranderen.
Normaal gesproken bestaat de kern van een waterstofatoom uit één proton en verder niets. Zit daar een neutron bij, dan spreken we van ‘zwaar waterstof’, of deuterium. Voeg je daar een tweede neutron aan toe, dan krijg je tritium, of, zo je wil, superzwaar waterstof. Maar Italiaanse natuurkundigen hebben nu tekenen gevonden van een deeltje dat nog een paar stappen verder gaat: een waterstofkern die bestaat uit één proton, vier neutronen én een extra zware variant op het neutron. Een deeltje dus dat je met recht waterstof met flinke obesitas kunt noemen.
Categorieën
Neutrino’s toch niet sneller dan licht?
Vorig najaar waren ze de ’talk of the town’: de neutrino’s die sneller dan het licht de 730 kilometer lange afstand van CERN in Zwitserland naar de Gran Sasso-berg in Italië zouden hebben afgelegd. Een opmerkelijk resultaat, want in tegenspraak met Albert Einsteins speciale relativiteitstheorie. Vanuit het experiment dat met dit resultaat kwam, OPERA, komen nu echter berichten over twee mogelijke fouten die de controversiële waarnemingen in twijfel trekken.
Categorieën
LHC gaat in 2012 een tandje harder (2)
Zoals gisteren al aangekondigd: een berichtje op de KIJK-site over de opgekrikte energie van de LHC, met quotes van Nederlandse deskundigen. (Heerlijk, die deeltjesfysici: binnen het uur twee uitvoerige mails met antwoorden op mijn vragen terug. Dat is weleens anders…)
Nog wat extra info: Geoffrey Brumfiel noemt de gang naar 8 TeV op het nieuwsblog van Nature een “conservatieve, maar niet verrassende beslissing”.
“Het Higgsdeeltje vinden is hét doel van de run van 2012, dus het plan is om niets meer en niets minder te doen dan wat daarvoor nodig is.”
Verder heeft CERN een filmpje, waarin LHC-bonzen Steve Myers en Sergio Bertlucci de stap naar 8 TeV toelichten. (De embedded versie werkte niet bij mij, maar het filmpje is via de pagina ook te downloaden in allerlei bestandsformaten.)
Categorieën
LHC gaat in 2012 een tandje harder
Afgelopen weekend werd het al geroepen op Twitter, nu is het bevestigd door een persbericht van CERN: de LHC gaat in 2012 naar een bundelenergie van 4 TeV (teraelektronvolt), wat 0,5 TeV meer is dan in 2010 en 2011.
Eind dit jaar wordt de machine zo’n twintig maanden stilgelegd, om vervolgens – als het goed is – met een bundelenergie van 7 TeV weer aan het werk te gaan.
Ik ben nu wat Nikhef-mensen aan het mailen; hopelijk levert dat voor morgen een mooi KIJK.nl-berichtje op met wat meer achtergrond en duiding. Stay tuned!
Categorieën
LHC-detector ATLAS… in LEGO
Deze is nog van eind vorig jaar, maar hij is te leuk om niet te posten: natuurkundige Sascha Mehlhase, postdoc aan de Universiteit van Kopenhagen, heeft een LEGO-model gebouwd van het LHC-experiment ATLAS.
Het model heeft schaal 1:50, waardoor een standaard-LEGO-menneke ongeveer de juist grootte heeft ten opzichte van de detector. Er gaan zo’n 9500 blokjes in, wat van het geheel een nogal dure grap maakt: de kosten bedragen zo’n 2000 euro. Gelukkig voor Mehlhase bleek de hoge-energiefysicagroep van het Niels Bohr-instituut bereid voor de kosten op te draaien (een of ander natuurkunde-propaganda-potje, neem ik aan).
Voor LHC-fanaten met minder geld en tijd bedacht Mehlhase een mini-versie van circa 560 blokjes, die zo’n 75 euro kost:
Wil je deze ATLAS bouwen, dan komt het wel neer op heel goed naar de foto’s kijken. Omdat de natuurkundige van deze versie een officieel LEGO-pakketje wil laten maken, is hij namelijk vooralsnog niet van plan de handleiding via zijn site vrij te geven.
Categorieën
LHC-papers over Higgs ingediend
De wetenschappelijke artikelen over de begin december gepresenteerde LHC-resultaten rondom de zoektocht naar het Higgsdeeltje zijn indiend bij het tijdschrift Physics Letters B, meldt CERN. Er lijkt in de tussentijd weinig te zijn veranderd:
“Na verdere analyse ligt de statistische significantie van de metingen dicht bij die gepresenteerd op het seminar. Dat onderstreept de conclusie dat het standaard-model-Higgsboson, als het bestaat, waarschijnlijk een massa heeft tussen 116 en 131 GeV* volgens het ATLAS-experiment [de grootste van de vier langs de LHC-tunnel opgestelde experimenten], en tussen 115 en 127 GeV volgens CMS [de zwaarste van de vier]. Intrigerende hints zijn door beide experimenten gezien in het gebied van 124 tot 126 GeV, maar deze zijn niet sterk genoeg om een ontdekking te kunnen claimen.”
* GeV staat voor giga-elektronvolt, een eenheid die deeltjesfysici gebruiken om de massa van een deeltje weer te geven. Een proton weegt ongeveer één GeV.