Radboud Universiteit Nijmegen
Met radioantennes en skiboxen deeltjes vangen
Als scholieren zelfs in de zomervakantie aan hun deeltjesdetector
komen bouwen op de bètafaculteit, weet Charles Timmermans dat hij goed
zit: hij heeft er weer een paar enthousiast gemaakt voor de
natuurkunde. Timmermans, verbonden aan het Institute for Mathematics,
Astrophysics and Particle Physics, kreeg 23 juli een internationale
prijs voor het project HiSPARC, waarin middelbare scholieren kosmische
straling onderzoeken. Nu nog met meetapparatuur op het schooldak,
straks misschien ook met radioantennes.
Charles Timmermans doet onderzoek naar kosmische straling: elementaire
deeltjes die vanuit de ruimte continu door de atmosfeer op de aarde
afkomen. Een onderwerp met een hoog abstractieniveau, maar Timmermans
slaagde erin een vorm te bedenken die ook middelbare scholieren
aanspreekt. Het begon vijf jaar geleden met skiboxen vol
meetapparatuur op het dak van twee Nijmeegse scholen, en inmiddels is
HiSPARC uitgegroeid tot een landelijk netwerk waaraan 36 scholen
meedoen. `Die scholen vormen samen de grootste detector van het
noordelijk halfrond', constateert Timmermans met genoegen.
Charles Timmermans
Net zo moeilijk als Frans
Voor zijn inspanningen voor HiSPARC kreeg Timmermans eind juli de
Outreach Prize van de European Physical Society, een prijs die bedoeld
is om deeltjesfysica bekender te maken bij het grote publiek.
Jaarlijks zijn nu zo'n honderd scholieren bezig met de detectoren op
het dak van hun school. Ze brengen de theoretische natuurkunde die ze
in de klas geleerd hebben in de praktijk en maken er
profielwerkstukken over. `Zo krijgt het vak meer uitstraling', denkt
Timmermans. `Natuurkunde is weliswaar geen makkelijk vak, maar wel een
heel leuk vak. En wat is moeilijk? Het is in principe net zo moeilijk
als Frans, het is maar net waar je aanleg voor hebt.'
Op de bètafaculteit in Nijmegen staat een deeltjesdetector die heel
inzichtelijk maakt hoeveel kosmische straling er ieder moment op ons
afkomt. In een kist met glazen zijkanten zitten boven elkaar veertig
elektrisch geladen platen, op ongeveer een centimeter afstand van
elkaar. Tussen de platen zit gas. Elke keer als elementair een deeltje
de kist raakt en er doorheen schiet, is dat te zien doordat een vonkje
overspringt van de ene naar de andere plaat. Ieder passerend deeltje
trekt zo een spoor van vonkjes door de kist, en dat gebeurt tientallen
keren per minuut.
Wat kosmische straling precies is en waar ze vandaan komt, daar is de
wetenschap nog lang niet uit. `We weten dat een deel van de straling
van de zon komt', legt Timmermans uit. `Dan heb je het over de
deeltjes met lage energieën. Ook zijn er deeltjes die van supernova's
komen, sterren die plotseling heel fel stralen en dan langzaam weer
afzwakken. Maar waar de deeltjes met extreem hoge energie vandaan
komen? We weten het niet, evenmin als we weten hoe ze die energie
gekregen hebben.'
Gezond soort wetenschappelijke competitie
Om de deeltjes te kunnen doorgronden, hebben wetenschappers gegevens
nodig, heel veel gegevens. Over de richting van de straling, over de
zwaarte van de deeltjes, over de energetische lading. En daar komt
HiSPARC om de hoek kijken. De meetapparatuur op de schooldaken levert
een continue stroom van informatie op. De leerlingen gaan met die
gegevens aan de slag en delen ze via internet ook met de andere
scholen. `Je merkt dat langzaamaan een gezond soort wetenschappelijke
competitie aan het ontstaan is', zegt Timmermans. `Iedereen wil de
eerste zijn die een deeltje met bijvoorbeeld heel hoge energie
ontdekt, maar tegelijkertijd hebben ze elkaar ook allemaal nodig.'
Skiboxen met daarin meetapparatuur op het dak van een school. Foto:
website HiSPARC
De gegevens van HiSPARC zijn de eerste jaren vooral gebruikt om de
detectoren te testen, maar dit jaar gaat er voor het eerst een
promovendus aan de slag met de gegevens. En hoe eenvoudig de
opstelling met de skiboxen op schooldaken ook is, hij kan de
vergelijking met andere netwerken zeker aan.`In Argentinië staat het
Auger Observatorium, een professionele detector voor kosmische
straling met een oppervlakte van 3000 vierkante kilometer. Dat is heel
groot, maar toch heeft HiSPARC een voordeel ten opzichte van Auger: de
grootste afstand tussen twee detectoren is bij ons meer dan honderd
kilometer terwijl dat bij Auger maximaal vijftig kilometer is. En
daardoor kunnen wij weer andere aspecten van de kosmische straling
meten.'
Compacte kastjes voor nieuwe detectoren
HiSPARC groeit nog steeds, zowel in geografische als in
wetenschappelijke omvang. Het project is onderdeel van Eurocosmics,
waaraan ook onder meer Zweedse en Deense scholen meedoen. Ook een
samenwerking met Duitse scholen ligt in het verschiet. Daarnaast werkt
Timmermans aan een nieuwe manier van deeltjesdetectie, met behulp van
radioantennes. Hij hoopt dat de eerste Nederlandse scholen daar in
2008 mee kunnen gaan werken. `Die detectoren zijn vooral geschikt om
deeltjes met heel hoge energielading te meten. We maken er een heel
compact kastje voor zodat het nauwelijks extra ruimte inneemt. Dat
kastje is op het dak van een school te gebruiken maar ook op de pampa
in Argentinië, bij het Auger Observatorium.'
* Website Hisparc
Zie het origineel
Contact
Dr. Charles Timmermans
T: (024) 365 22 23
E: c.timmermans@hef.ru.nl