Profielwerkstuk
2016
Het
Mysterie
van
de
Antimaterie
Bijlage
, Inhoudsopgave
2
Inhoudsopgave
1.0
Bezoek
aan
het
KVI
.......................................................................................................
3
2.0
Ons
experiment
............................................................................................................
4
2.1
Algemene
opzet
............................................................................................................................................................
4
2.2
Meetgegevens
................................................................................................................................................................
6
2.2.1
Natrium-‐22
..................................................................................................................................................................
6
2.2.2
Strontium-‐90
...............................................................................................................................................................
7
2.2.3
Americium-‐241
..........................................................................................................................................................
8
2.3
Experimentele
conclusie
...........................................................................................................................................
9
2.3.1
Natrium-‐22
..................................................................................................................................................................
9
2.3.2
Strontium-‐90
...............................................................................................................................................................
9
2.3.3
Americium-‐241
..........................................................................................................................................................
9
2.4
Theoretische
controle
.............................................................................................................................................
10
2.4.1
Natrium-‐22
...............................................................................................................................................................
10
2.4.2
Strontium-‐90
............................................................................................................................................................
10
2.4.3
Americium-‐241
.......................................................................................................................................................
11
2.5
Eindconclusie
..............................................................................................................................................................
12
3.0
Logboek
......................................................................................................................
13
3.1
Merel
................................................................................................................................................................................
13
3.2
Timon
..............................................................................................................................................................................
13
, 1.0
Bezoek
aan
het
KVI
3
1.0
Bezoek
aan
het
KVI
Op
woensdag
2
december
2015
zijn
we
naar
het
KVI-‐CART
in
Groningen
geweest.
Hier
staat
een
deeltjesversneller
die
gebruikt
wordt
bij
experimenteel
onderzoek
naar
onder
andere
de
zwakke
kernkracht.
We
kregen
een
rondleiding
van
Gerco
Onderwater,
een
man
die
ons
eveneens
heeft
geholpen
met
de
opzet
en
verdere
ontwikkeling
van
het
profielwerkstuk.
Tevens
hebben
we
een
experiment
kunnen
uitvoeren
onder
zijn
leiding.
In
Groningen
staat
onderstaand
cyclotron:
Hier
worden
deeltjes
versneld
tot
ongeveer
een
kwart
van
de
lichtsnelheid.
Deze
deeltjes
worden
vervolgens
door
buizen
geleid,
waar
ze
op
een
bepaalde
manier
afbuigen
(afhankelijk
van
onder
andere
hun
massa
en
lading).
Met
deze
deeltjes
kan
onderzoek
worden
gedaan,
zoals
is
gedaan
met
behulp
van
onderstaand
apparaat:
Hier
worden
deeltjes
gedetecteerd
door
middel
van
elektrische
signalen.
, 2.0
Ons
experiment
4
2.0
Ons
experiment
Naast
de
rondleiding,
hebben
we
zelf
(op
9
december
2015)
een
experiment
uitgevoerd
om
het
verschil
tussen
elektronen
en
positronen
te
meten
en
waar
te
nemen.
2.1
Algemene
opzet
Een
week
later,
op
woensdag
9
december
2015
(de
PWS-‐dag)
zijn
wij
nog
een
keer
naar
Groningen
afgereisd,
nu
om
een
experiment
te
verrichten.
Onze
praktische
opdracht
was
het
verschil
waarnemen
tussen
materie
en
antimaterie.
Het
probleem
hierbij
is
dat
je
antimaterie
niet
zomaar
kunt
maken;
hiervoor
hadden
wij
in
samenwerking
met
Gerco
Onderwater
een
oplossing.
We
hebben
gekeken
naar
het
radioactief
verval
van
een
aantal
stoffen.
Je
hebt
namelijk
verschillende
soorten
van
radioactief
verval:
het
alfaverval,
bèta+-‐verval
en
het
bèta-‐-‐
verval.
Bij
het
alfaverval
ontstaan
er
kernen
van
helium,
bij
bèta+-‐verval
ontstaan
er
positronen
(antimaterie)
en
bij
bèta-‐-‐verval
ontstaat
er
elektronen.
Een
foto
van
onze
radioactieve
bronnen:
We
hadden
een
detector
tot
onze
beschikking
die
via
de
computer
een
energiespectrum
vormde.
Een
foto
van
deze
(oude)
computer:
, 2.0
Ons
experiment
5
Op
het
scherm
van
de
computer
valt
te
zien
dat
er
vele
hele
kleine
stipjes
zijn.
Deze
kleine
stipjes
staan
in
een
grafiek,
waar
het
aantal
‘counts’
(tellingen)
is
uitgezet
tegen
de
energiewaarde
in
keV.
Wanneer
we
een
radioactieve
bron
in
de
detector
stopten,
rolde
uit
de
computer
een
bepaalde
grafiek.
Deze
heeft
Gerco
Onderwater
op
een
harddisk
gezet
en
later
voor
ons
uitgelezen,
zodat
we
de
meetgegevens
konden
gebruiken
voor
de
verwerking
van
het
experiment.
In
deze
detector
stopten
we
vervolgens
verschillende
radioactieve
bronnetjes.
Vervolgens
bekeken
we
de
bijbehorende
spectra.
Daarnaast
legden
we
verschillende
metalen
tussen
de
bron
en
de
detector;
bij
deze
metalen
varieerden
we
ook
de
diktes.
Hierdoor
konden
we
zien
wat
voor
een
invloed
zo’n
verandering
had
op
de
energiespectra.
Een
voorbeeld
van
één
van
de
meetopstellingen:
Aan
het
einde
zouden
we
met
al
deze
informatie
kunnen
aantonen
welk
bronnetje
wat
voor
een
verval
had,
en
dus
uiteindelijk
ook
het
bestaan
van
antimaterie
met
ons
experiment
deels
bevestigen.
Op
deze
manier
konden
we
toch
antimaterie
aantonen
op
een
veel
minder
ingewikkelde
manier
dan
een
tripje
naar
de
CERN.
, 2.0
Ons
experiment
6
2.2
Meetgegevens
Uiteindelijk
hebben
we
gekeken
naar
drie
radioactieve
bronnen:
Natrium-‐22,
Strontium-‐90
en
Americium-‐241.
Dit
leverde
verschillende
grafieken
op.
2.2.1
Natrium-‐22
De
activiteit
(A)
van
de
radioactieve
bron
is:
35
Bq.
De
bovenstaande
grafieken
horen
bij
verschillende
situaties:
• zwart:
er
bevindt
zich,
naast
lucht
en
plastic,
niets
tussen
detector
en
bron.
• rood:
er
bevindt
zich
tussen
de
detector
en
de
bron
een
licht,
zilverkleurig
metaal
(waarschijnlijk
aluminium)
met
een
dikte
van
0,2
centimeter.
• groen:
er
bevindt
zich
tussen
de
detector
en
de
bron
een
plaatje
lood
met
een
dikte
van
0,3
centimeter.
• blauw:
er
bevindt
zich
tussen
de
detector
en
de
bron
een
plaatje
lood
met
een
dikte
van
2
centimeter.
Uit
bovenstaande
gegevens
kunnen
de
volgende
conclusies
worden
getrokken:
• er
zijn
twee
overduidelijke
piekjes:
één
nabij
500
keV
en
één
nabij
1270
keV.
• er
is
nog
een
piekje
bij
1770
keV:
deze
ontstaat
wanneer
de
deeltjes
van
500
keV
en
1270
keV
precies
tegelijkertijd
de
detector
binnendringen.
• het
linkerpiekje
neemt,
naarmate
er
zwaarder/dikker
materiaal
wordt
toegevoegd
steeds
verder
(in
hoogte)
af.
• het
rechter
overduidelijke
piekje
(van
1270
keV)
neemt
in
de
overgang
van
‘geen
materiaal’
naar
‘aluminium’
sterk
af,
maar
blijft
vervolgens
vrij
constant.
Dit
duidt
erop
dat
het
deeltje
weinig
hinder
ondervindt
van
het
zwaardere/dikkere
materiaal.
2016
Het
Mysterie
van
de
Antimaterie
Bijlage
, Inhoudsopgave
2
Inhoudsopgave
1.0
Bezoek
aan
het
KVI
.......................................................................................................
3
2.0
Ons
experiment
............................................................................................................
4
2.1
Algemene
opzet
............................................................................................................................................................
4
2.2
Meetgegevens
................................................................................................................................................................
6
2.2.1
Natrium-‐22
..................................................................................................................................................................
6
2.2.2
Strontium-‐90
...............................................................................................................................................................
7
2.2.3
Americium-‐241
..........................................................................................................................................................
8
2.3
Experimentele
conclusie
...........................................................................................................................................
9
2.3.1
Natrium-‐22
..................................................................................................................................................................
9
2.3.2
Strontium-‐90
...............................................................................................................................................................
9
2.3.3
Americium-‐241
..........................................................................................................................................................
9
2.4
Theoretische
controle
.............................................................................................................................................
10
2.4.1
Natrium-‐22
...............................................................................................................................................................
10
2.4.2
Strontium-‐90
............................................................................................................................................................
10
2.4.3
Americium-‐241
.......................................................................................................................................................
11
2.5
Eindconclusie
..............................................................................................................................................................
12
3.0
Logboek
......................................................................................................................
13
3.1
Merel
................................................................................................................................................................................
13
3.2
Timon
..............................................................................................................................................................................
13
, 1.0
Bezoek
aan
het
KVI
3
1.0
Bezoek
aan
het
KVI
Op
woensdag
2
december
2015
zijn
we
naar
het
KVI-‐CART
in
Groningen
geweest.
Hier
staat
een
deeltjesversneller
die
gebruikt
wordt
bij
experimenteel
onderzoek
naar
onder
andere
de
zwakke
kernkracht.
We
kregen
een
rondleiding
van
Gerco
Onderwater,
een
man
die
ons
eveneens
heeft
geholpen
met
de
opzet
en
verdere
ontwikkeling
van
het
profielwerkstuk.
Tevens
hebben
we
een
experiment
kunnen
uitvoeren
onder
zijn
leiding.
In
Groningen
staat
onderstaand
cyclotron:
Hier
worden
deeltjes
versneld
tot
ongeveer
een
kwart
van
de
lichtsnelheid.
Deze
deeltjes
worden
vervolgens
door
buizen
geleid,
waar
ze
op
een
bepaalde
manier
afbuigen
(afhankelijk
van
onder
andere
hun
massa
en
lading).
Met
deze
deeltjes
kan
onderzoek
worden
gedaan,
zoals
is
gedaan
met
behulp
van
onderstaand
apparaat:
Hier
worden
deeltjes
gedetecteerd
door
middel
van
elektrische
signalen.
, 2.0
Ons
experiment
4
2.0
Ons
experiment
Naast
de
rondleiding,
hebben
we
zelf
(op
9
december
2015)
een
experiment
uitgevoerd
om
het
verschil
tussen
elektronen
en
positronen
te
meten
en
waar
te
nemen.
2.1
Algemene
opzet
Een
week
later,
op
woensdag
9
december
2015
(de
PWS-‐dag)
zijn
wij
nog
een
keer
naar
Groningen
afgereisd,
nu
om
een
experiment
te
verrichten.
Onze
praktische
opdracht
was
het
verschil
waarnemen
tussen
materie
en
antimaterie.
Het
probleem
hierbij
is
dat
je
antimaterie
niet
zomaar
kunt
maken;
hiervoor
hadden
wij
in
samenwerking
met
Gerco
Onderwater
een
oplossing.
We
hebben
gekeken
naar
het
radioactief
verval
van
een
aantal
stoffen.
Je
hebt
namelijk
verschillende
soorten
van
radioactief
verval:
het
alfaverval,
bèta+-‐verval
en
het
bèta-‐-‐
verval.
Bij
het
alfaverval
ontstaan
er
kernen
van
helium,
bij
bèta+-‐verval
ontstaan
er
positronen
(antimaterie)
en
bij
bèta-‐-‐verval
ontstaat
er
elektronen.
Een
foto
van
onze
radioactieve
bronnen:
We
hadden
een
detector
tot
onze
beschikking
die
via
de
computer
een
energiespectrum
vormde.
Een
foto
van
deze
(oude)
computer:
, 2.0
Ons
experiment
5
Op
het
scherm
van
de
computer
valt
te
zien
dat
er
vele
hele
kleine
stipjes
zijn.
Deze
kleine
stipjes
staan
in
een
grafiek,
waar
het
aantal
‘counts’
(tellingen)
is
uitgezet
tegen
de
energiewaarde
in
keV.
Wanneer
we
een
radioactieve
bron
in
de
detector
stopten,
rolde
uit
de
computer
een
bepaalde
grafiek.
Deze
heeft
Gerco
Onderwater
op
een
harddisk
gezet
en
later
voor
ons
uitgelezen,
zodat
we
de
meetgegevens
konden
gebruiken
voor
de
verwerking
van
het
experiment.
In
deze
detector
stopten
we
vervolgens
verschillende
radioactieve
bronnetjes.
Vervolgens
bekeken
we
de
bijbehorende
spectra.
Daarnaast
legden
we
verschillende
metalen
tussen
de
bron
en
de
detector;
bij
deze
metalen
varieerden
we
ook
de
diktes.
Hierdoor
konden
we
zien
wat
voor
een
invloed
zo’n
verandering
had
op
de
energiespectra.
Een
voorbeeld
van
één
van
de
meetopstellingen:
Aan
het
einde
zouden
we
met
al
deze
informatie
kunnen
aantonen
welk
bronnetje
wat
voor
een
verval
had,
en
dus
uiteindelijk
ook
het
bestaan
van
antimaterie
met
ons
experiment
deels
bevestigen.
Op
deze
manier
konden
we
toch
antimaterie
aantonen
op
een
veel
minder
ingewikkelde
manier
dan
een
tripje
naar
de
CERN.
, 2.0
Ons
experiment
6
2.2
Meetgegevens
Uiteindelijk
hebben
we
gekeken
naar
drie
radioactieve
bronnen:
Natrium-‐22,
Strontium-‐90
en
Americium-‐241.
Dit
leverde
verschillende
grafieken
op.
2.2.1
Natrium-‐22
De
activiteit
(A)
van
de
radioactieve
bron
is:
35
Bq.
De
bovenstaande
grafieken
horen
bij
verschillende
situaties:
• zwart:
er
bevindt
zich,
naast
lucht
en
plastic,
niets
tussen
detector
en
bron.
• rood:
er
bevindt
zich
tussen
de
detector
en
de
bron
een
licht,
zilverkleurig
metaal
(waarschijnlijk
aluminium)
met
een
dikte
van
0,2
centimeter.
• groen:
er
bevindt
zich
tussen
de
detector
en
de
bron
een
plaatje
lood
met
een
dikte
van
0,3
centimeter.
• blauw:
er
bevindt
zich
tussen
de
detector
en
de
bron
een
plaatje
lood
met
een
dikte
van
2
centimeter.
Uit
bovenstaande
gegevens
kunnen
de
volgende
conclusies
worden
getrokken:
• er
zijn
twee
overduidelijke
piekjes:
één
nabij
500
keV
en
één
nabij
1270
keV.
• er
is
nog
een
piekje
bij
1770
keV:
deze
ontstaat
wanneer
de
deeltjes
van
500
keV
en
1270
keV
precies
tegelijkertijd
de
detector
binnendringen.
• het
linkerpiekje
neemt,
naarmate
er
zwaarder/dikker
materiaal
wordt
toegevoegd
steeds
verder
(in
hoogte)
af.
• het
rechter
overduidelijke
piekje
(van
1270
keV)
neemt
in
de
overgang
van
‘geen
materiaal’
naar
‘aluminium’
sterk
af,
maar
blijft
vervolgens
vrij
constant.
Dit
duidt
erop
dat
het
deeltje
weinig
hinder
ondervindt
van
het
zwaardere/dikkere
materiaal.
