Transcript Het raadsel van de elektroscoop

Het raadsel van de elektroscoop
HiSPARC
Het raadsel van de elektroscoop
Rond 1900
HiSPARC
Het raadsel van de elektroscoop
“Ontdekking” v/d kosmische straling
Tegen 1900
Een opgeladen
elektroscoop
ontlaadt spontaan op
zeeniveau
HiSPARC
Het raadsel van de elektroscoop
“Ontdekking” v/d kosmische straling
Verklaring bevinding:
Er zitten vrije ionen
in de lucht!!
geladen deeltje
(ioniserend)
Schulinstrument
HiSPARC
Het raadsel van de elektroscoop
1896
1899
1912
HiSPARC
a, b
g
Het raadsel van de elektroscoop
1900 Charles T. R. Wilson’s elektroscoop
Wilson deed proeven, ‘s nachts, in tunnels van de
Schotse spoorwegen om te kijken of de stralen van
buitenaardse oorsprong zijn. Hij zag geen verschil in de
ontladingssnelheid
HiSPARC
Het raadsel van de elektroscoop
“Ontdekking” v/d kosmische straling
Rutherford en Cooke
Hypothese: radioactieve straling
Test:
afschermen…en dan?
Resultaat: - 2mm dik lood geen
verandering
- 5 cm of meer: 30% tot
37%
vermindering
Conclusie: er zit in de lucht
ergens een buitengewone
doordringende straling
wat? waarvandaan?
Meten op grotere hoogte!
HiSPARC
Het raadsel van de elektroscoop
1909 Theodor Wulf , een pater uit Valkenburg,
verbeterde de elektroscoop zodanig dat
hij ook bruikbaar was tijdens
ballonvluchten op grote hoogte
Een paar gespannen plaatjes
vervingen de losse plaatjes.
Dit werd het basisconcept voor een
draagbare elektroscoop.
0
HiSPARC
Het raadsel van de elektroscoop
“Ontdekking” v/d kosmische straling
Wulf ging hiermee
bovenop de
Eiffeltoren meten
Op het topje v/d Eiffel toren ontlaadt een
elektroscoop zich ook;
maar langzamer dan op
zeeniveau!
Maar niet volgens
verwachting!!
HiSPARC
Het raadsel van de elektroscoop
“Ontdekking” v/d kosmische straling
Wulf in Parijs
Grond: 6 ionen/cc,sec
300 m: 3,5 ionen/cc,sec?
• Bij gamma-straling verwacht je een halvering op
80 meter!?
• Of: extra bron of: andere
absorptie in de bovenste
luchtlagen
HiSPARC
Het raadsel van de elektroscoop
1911-12
De Oostenrijkse natuurkundige Victor Hess, gebruikte de
Wulf elektroscoop tijdens een serie ballonvluchten.
• uren lang metingen op verschillende hoogten
• tijdens het stijgen en dalen!
• de straling was lager op 150 meter dan op grondniveau
• de intensiteit was verdubbeld tussen 1000 m en 4000 m
• voortdurende stijging tot 5000 m
Hij noemde deze straling
Höhenstrahlung
Hess landt na de historische
5.300 meter vlucht.
August 7, 1912
National Geographic photograph
In 1936 krijgt Hess de Nobelprijs voor deze ontdekking.
HiSPARC
Het raadsel van de elektroscoop
Kosmisch
deeltje treft een
kern in een
fotografische
emulsie
50mm
HiSPARC
Het raadsel van de elektroscoop
1913-14 Werner Kolhörster van de Physikalisch-Technische
Reichsanstalt in Berlijn
•stijgt tot 9300 m (hoger dan de Mount Everest,
gemiddelde hoogte van een
passagiersvliegtuig!)
•ontladingssnelheid 50× de snelheid op zeeniveau!
HiSPARC
Het raadsel van de elektroscoop
1927-28 Jacob Clay
metingen tussen Genua en het eiland Java
•ontladingssnelheid daalt ~6%
•minimaal op de magnetische evenaar
1929 Bothe & Kolhörster
suggereren dat Clay’s breedtegraadseffect
veroorzaakt wordt door afbuigingen onder invloed
van het aards magnetisch veld DUS:
primaire straling is geladen.
HiSPARC
Het raadsel van de elektroscoop
• geïnspireerd door Carl Størmer’s (noorse wiskundige)
berekeningen ontwikkelde zijn collega Kristian Birkland’ een
theorie voor de aurora
• Birkland experimenteerde met bundels elektronen gericht op
een met fosfor beschilderde magnetische bol
terug
naar Dia 14
HiSPARC
Het raadsel van de elektroscoop
1930-33 Arthur Compton (Universiteit van Chicago) leidt
een wereldwijd onderzoek naar breedtegraadsinvloed, op
zee en in de bergen, op de ontladingssnelheid van kosmische
stralen. Hij bevestigt het Breedtegraadseffect.
De 4 krommen komen overeen met de 4 seizoenen.
Physical Review 52 [1937]:p.808
HiSPARC
Het raadsel van de elektroscoop
HiSPARC
Het raadsel van de elektroscoop
Geladen positieve deeltjes, komende vanuit de
ruimte naar de aarde (midden breedtegraad) ,
neigen aan te komen op aarde vanuit het ….
+q
HiSPARC
v
A. Noorden
B. Zuiden
C. Oosten
D Westen
D.
E. half Oost en West
Het raadsel van de elektroscoop
1933-35 Thomas Johnson (van het Carnegie Instituut) en
Bruno Rossi (Italië) doen onafhankelijk van
elkaar onderzoek met Geiger telescopen naar
oost-west asymmetrie
zoals voorspeld door Georges Lemaître (Belg)
HiSPARC
Het raadsel van de elektroscoop
Størmer’s “cutoff energies”:
alleen de snelste deeltjes halen het zeeniveau op de evenaar
 minder energetische deeltjes kan je waarnemen op de
midden breedtegraad
 alle energieën komen voor in de poolstreek

HiSPARC
Het raadsel van de elektroscoop
1937-1939 Uitgebreide air showers: de Franse
natuurkundige Pierre Auger en zijn Russische
collega Dimitry Skobeltzyn ontdekken een
schijnbare coïncidentie tussen Kosmische Stralen
telescopen op 100 meter van elkaar.
Foto's van
Nevelkamers door
George Rochester
en J.G. Wilson van de
Universiteit van
Manchester laten het
groot aantal deeltjes, in
een shower, zien
HiSPARC