Programma vanaf september 2023
Lesgever: Walter Simons
De cursus zal gegeven worden op basis van het schema: ”2 opeenvolgende donderdagen les, gevolgd door 2 opeenvolgende donderdagen geen les”, op lesdagen telkens van 20u tot 22u.
Overzicht cursusinhoud
ATMOSFERISCHE DEELTJESCASCADES
Hoogenergetische ‘primaire’ kosmische deeltjes dringen voortdurend de aardatmosfeer binnen en veroorzaken daarbij cascades (lawines) van relativistische secundaire deeltjes. Enorme detectors over de hele wereld bepalen uit de ‘voetafdruk’ van deze ‘Extended Air Showers’ hun aankomstrichting, energie en samenstelling. Deze analyse geeft belangwekkende informatie over de kosmos.
INTERACTIES VAN HOOGENERGETISCHE KOSMISCHE DEELTJES
Hoogenergetische kosmische deeltjes voeren met elkaar en met de kosmische microgolf-achtergrondstraling en magneetvelden interacties uit die de oorzaak zijn van zowel afremmings- als versnellings- en stralingsprocessen. De belangrijkste zijn inverse Comptonverstrooiing (IC), synchrotronstraling (SR) en Bremsstrahlung (BS).
SUPERNOVA’S
Sterren ondergaan op het einde van hun bestaan explosies met gigantisch vermogen, die te wijten zijn aan hetzij gravitationele kerncollaps hetzij thermonucleaire kettingreacties. Deze meest extreme astrofysische fenomenen zijn onontbeerlijk voor de chemische evolutie van het interstellaire medium, met inbegrip van sterren- en planetenstelsels, en sommige ervan dienen als bakens voor de bepaling van afstanden in het universum.
SUPERNOVARESTEN
De bij sterexplosies weggeslingerde materie breidt zich in verschillende fasen uit in het interstellaire medium. Deze in verschillende stadia expanderende structuren veroorzaken schokgolven die het omringende gas exciteren en ioniseren en deeltjes versnellen. De restanten van supernova’s, sommige ‘historisch’ (zoals die van Tycho, Kepler, Cassiopeia, Krabnevel,…), zijn nog steeds zichtbare, fraaie en fel bestudeerde objecten aan de sterrenhemel.
VERSNELLING VAN KOSMISCHE DEELTJES
Hoe deeltjes in de kosmos aan hun enorme energie geraken is al meer dan een eeuw een niet geheel opgelost raadsel. Voor galactische kosmische stralen blijkt diffusieve schokversnelling via het ‘Fermi-mechanisme’ door expanderende supernovaresten aan de basis te liggen. Voor de versnelling van extragalactische deeltjes dienen zich een aantal plausibele kandidaten aan.
ACTIEVE MELKWEGSTELSELS
Sommige melkwegstelsels bevatten een supermassief zwart gat als ‘actieve kern’ en vertonen een ongewoon krachtige emissie van materie en straling. Deze compacte gebieden met fenomenale lichtkracht worden aangeduid als quasars, blazars, Seyfert-galaxieën, gamma-uitbarstingen, of radiogalaxieën. Accretiemechanismen doen enorme jets ontstaan en de lobben van zulke AGN (Active Galactic Nuclei) vormen ‘hotspots’ voor de versnelling van kosmische deeltjes. Al deze structuren stralen een extreem hoog vermogen uit.
NEUTRONENSTERREN EN PULSARS
Compacte, snel draaiende neutronensterren zijn resten van de explosie van massieve sterren. Ze hebben een enorme massa en zenden straling uit waarvan de richting niet samenvalt met hun rotatieas. Deze ‘kosmische vuurtorens’ verwekken een onvoorstelbaar hoog magneetveld en sommige ‘millisecondepulsars’ veroorzaken sterrenwinden die deeltjes versnellen tot gigantische energieën. Ze vormen unieke ‘laboratoria’ voor de studie van materie in extreme magnetische en gravitatievelden.
ULTRA- en EXTREEM-HOOGENERGETISCHE KOSMISCHE STRALEN
Erg zeldzame kosmische stralen met energieën boven de exa-elektronvolt, tientallen miljoenen meer dan de hoogste door aardse acceleratoren geproduceerde deeltjesenergie, worden gedetecteerd via hun interactieproducten in de aardatmosfeer. Sommige overschrijden de GZK- (Greisen-Zatsepin-Kuzmin-)limiet. Het is vooralsnog onbekend welke astrofysisch object aan hun oorsprong ligt en hoe ze in het universum geïnjecteerd worden.
HOOGENERGETISCHE GAMMASTRALEN EN NEUTRINO’S
De door IceCube en andere onderaardse of onderzeese detectors waargenomen hoogenergetische neutrino’s en gammastralen (met energieën tot 100 miljoen maal die van supernova-neutrino’s) worden waarschijnlijk door dezelfde fysische processen verwekt in extragalactische ‘punt’bronnen (zoals blazars) of bij de interactie van kosmische stralen met materie nabij hun bronnen of tijdens hun propagatie.
GRAVITATIEGOLVEN
Sinds de indirecte observatie van zwaartekrachtsgolven in de Hulse-Taylor-binaire pulsar (Nobelprijs 1993) en de rechtstreekse observatie ervan door de Virgo- en LIGO-detectors in 2015 hebben deze ‘rimpelingen’ op de ruimtetijd heel wat informatie geleverd over de coalescerende compacte binaire en axiaal-asymmetrische systemen waaruit ze ontstaan (zoals supernova’s en neutronensterren) en een revolutionaire methode geleverd voor de studie van het universum.
Kies uit 3 cursusformules
Lokaalpas: je volgt de cursus ter plaatse, op donderdagavond van 20 tot 22 uur (op basis van schema: "2 weken les, 2 weken geen les".
Videopas: je volgt de cursus uitsluitend online, via de Urania-videopas.
Combipas: combinatie van beiden: je volgt de cursus ter plaatse en krijgt ook toegang tot de videopas.
Extra optie: HEA PLUS
- Deel 5 + ALLE ONLINE LESSEN VAN HET CURSUSJAAR 2021 - 2022 (deel 1 & 2) en 2022 - 2023 (deel 4 & 5).
- In Combipas of Videopas-formule
Cursuskost
- Lokaalpas: 35 euro
- Videopas: 45 euro
- Combipas: 55 euro
Cursuskost HEA PLUS
- HEA PLUS Videopas: 65 euro
- HEA PLUS Combipas: 75 euro
Inschrijven Hoge-energie-astrofysica (deel 5)