LHC - Large Hadron Collider & zwarte gaten

quote:

Cyphax schreef op donderdag 11 september 2008 @ 10:28:
[...]
Het struikelblok dat ik zie is die oneindige energie van een deeltje dat wél de lichtsnelheid heeft. Dat maakt het nogal lastig vergelijken.

Dit is het net, een deeltje (dus met een welbepaalde massa, hoe klein die ook mag zijn) kan simpelweg niet de lichtsnelheid aannemen (doorwege de energiewaardes). De enigste "deeltjes" die dat wel kunnen zijn de foton (electromagnetische bundels van energie, licht dus) want die hebben geen massa.

quote:

Cyphax schreef op donderdag 11 september 2008 @ 10:28:
[...]

Hmm en een deeltje dat de lichtsnelheid wel zou halen zou een oneindige energie hebben volgens Einstein (die hopelijk eens ontkracht wordt omdat ik 'm maar vaag vind ). Maar dan nog; zou dat óók per definitie onmogelijk zijn? Immers kunnen we 2 deeltjes wel met BIJNA de snelheid van het licht tov een stilstaand object (toch?) laten bewegen, je zou denken dat we op die manier dan dat laatste kleine beetje wel kunnen omzeilen door het stilstaande object óók met bijna de lichtsnelheid te laten bewegen? Ik snap dat het niet een simpel sommetje is, en ik heb hier weinig verstand van dus daarom vraag ik mij af wat we kunnen doen. Het struikelblok dat ik zie is die oneindige energie van een deeltje dat wél de lichtsnelheid heeft. Dat maakt het nogal lastig vergelijken.

De relatieve snelheid van de 2 deeltjes ten opzichte van elkaar is enkel wiskundig. De deeltjes bewegen op zichzelf nooit meer dan 99,99 % van de lichtsnelheid. Dan heb je natuurlijk nog de tijdsdilatatie : het effect dat de "tijd" van de deeltjes trager loopt dan onze tijd. Daardoor lijken de deeltjes trager te lopen dan de 99,99 % van de lichtsnelheid, en daardoor zouden we de waarnemingen beter kunnen doen.

hgwells wijzigde dit bericht 11-09-2008 10:50 (10%)

De hele relativiteitstheorie heeft iets contra-intuitiefs, dingen lopen niet zoals je denkt dat ze lopen (quantum mechanica heeft iets soortgelijks). De theorie is echter ontzettend solide (en wiskundig erg elegant). Hij is volledig opgebouwd uit 2 aannames:
- De natuurwetten zijn gelijk in ieder inertiaalstelsel
- De lichtsnelheid is voor iedere waarnemer hetzelfde

De eerste aanname is wel voor te stellen, de natuur gedraagt zich niet anders als je in een rijdende trein zit dan als je langs het spoor staat. De 2e is waar het wat "mindboggling" wordt, iemand in een rijdende trein meet het licht dat de trein uitzendt als 299792458 m/s. De persoon die naast het spoor staat, meet precies dezelfde waarde voor de snelheid van die lichtstraal, ondanks het feit dat er een snelheids verschil is tussen beide waarnemers.

Volgens de RLT, is de energie van een deeltje gelijk aan zijn rust-energie (m c^2) maal een factor die afhangt van de snelheid. Bij lage snelheden, levert een zogenaamde machtreeks-expansie van deze factor dat deze vrijwel precies samenvalt met de Newtoniaanse kinetische energie (0.5 m v ^2). De schaalfactor is echter asymptotisch zodra de snelheid de lichtsnelheid nadert en de enige manier om een deeltje te hebben dat de lichtsnelheid heeft is als het ding massa 0 heeft. Fotonen bijvoorbeeld. Aanvankelijk dacht men dat dit voor neutrino's ook gold, maar inmiddels is men er van overtuigd dat neutrino's een zeer kleine, maar niet 0, massa hebben.

Enkele offtopic reacties verwijderd.

Is er eigenlijk een webstream van de controlekamer met updates van gebeurtenissen op tijd weergegeven, net zoals projecten van de NASA?

quote:

ev1ltje schreef op donderdag 11 september 2008 @ 10:38:
Dit is het net, een deeltje (dus met een welbepaalde massa, hoe klein die ook mag zijn) kan simpelweg niet de lichtsnelheid aannemen (doorwege de energiewaardes). De enigste "deeltjes" die dat wel kunnen zijn de foton (electromagnetische bundels van energie, licht dus) want die hebben geen massa.

Als fotonen geen massa hebben, waarom kan licht dan wel worden gebogen in sommige situaties door beweging? Ik dacht daar ooit over gelezen te hebben, en dat dat nog niet helemaal duidelijk was ofzo?

Maar zelfs dan, ik ga eens kijken of ik erachter kan komen waarom een deeltje een oneindige massa zou krijgen omdàt het met de lichtsnelheid reist, want dat is me ook niet duidelijk.

quote:

hgwells schreef op donderdag 11 september 2008 @ 10:45:
De relatieve snelheid van de 2 deeltjes ten opzichte van elkaar is enkel wiskundig. De deeltjes bewegen op zichzelf nooit meer dan 99,99 % van de lichtsnelheid. Dan heb je natuurlijk nog de tijdsdilatatie : het effect dat de "tijd" van de deeltjes trager loopt dan onze tijd. Daardoor lijken de deeltjes trager te lopen dan de 99,99 % van de lichtsnelheid, en daardoor zouden we de waarnemingen beter kunnen doen.

Stel dat ik met 50km/u tegen een muur aanrijd, dat geeft een bepaalde klap, namelijk die van een botsing met 50km/u tegen een stilstaand object. Maar als nou die muur op mij afkomt, dan bots ik harder. Wat betekent dat nou voor 2 deeltjes die met 99,9999999% v/d lichtsnelheid op elkaar botsen? Natuurlijk is dat nou net het doel van de LHC maar ik bedoel meer: krijg je dan niet een botsing van méér dan die 99,99% lichtsnelheid?

Of is het meer een kwestie van deeltjes die afzonderlijk 99,99998% van de lichtsnelheid hebben, maar tegen elkaar botsen met 99,99999% van de lichtsnelheid (even versimpeld gesteld)?

Cyphax wijzigde dit bericht 11-09-2008 10:57 (41%)

quote:

Stel dat ik met 50km/u tegen een muur aanrijd, dat geeft een bepaalde klap, namelijk die van een botsing met 50km/u tegen een stilstaand object. Maar als nou die muur op mij afkomt, dan bots ik harder. Wat betekent dat nou voor 2 deeltjes die met 99,9999999% v/d lichtsnelheid op elkaar botsen? Natuurlijk is dat nou net het doel van de LHC maar ik bedoel meer: krijg je dan niet een botsing van méér dan die 99,99% lichtsnelheid?

Of is het meer een kwestie van deeltjes die afzonderlijk 99,99998% van de lichtsnelheid hebben, maar tegen elkaar botsen met 99,99999% van de lichtsnelheid (even versimpeld gesteld)?

De energie die vrijkomt bij een botsing van 2 met bijna de lichtsnelheid botsende deetjes gaat hoger zijn (dan in het geval 1 deeltje stil stond) , maar in geen enkel geval gaat er een deeltje die snelheid overschrijden.

quote:

Cyberblizzard schreef op donderdag 11 september 2008 @ 09:45:
Gisteren in Ter Zake (VRT - Vlaanderen):
'Wetenschappers in Genève proberen een zwart gat te creëren'
Gevolgd door een 3D-animatie van een zwart gat dat de Aarde opslokt.

Toen de vraag aan een filosoof of de Aarde zou vergaan, met vanzelfsprekend een negatief antwoord.
En voor de zekerheid vroeg hij nog of er geen vloedgolven of aardbevingen zouden volgen...

Zo'n groots project wordt dan geïntroduceerd met een doemscenario van enkele sceptici.

Omdat de mensen wat daar echt gebeurd niet interesseer, de TV schotelt alleen voor wat spektakel is. Wanneer ze zeggen dat ze wat kleine dingetjes door de buis heen schieten interesseert het niemand wat. Als de kans 0.00000001% is dat er een zwart gat wordt gecreerd en de aarde vernietigd wordt het interessant.

quote:

hgwells schreef op donderdag 11 september 2008 @ 11:04:
[...]


De energie die vrijkomt bij een botsing van 2 met bijna de lichtsnelheid botsende deetjes gaat hoger zijn (dan in het geval 1 deeltje stil stond) , maar in geen enkel geval gaat er een deeltje die snelheid overschrijden.

Snelheid ten opzichte van wat dan?

quote:

Hmm en een deeltje dat de lichtsnelheid wel zou halen zou een oneindige energie hebben volgens Einstein (die hopelijk eens ontkracht wordt omdat ik 'm maar vaag vind ). Maar dan nog; zou dat óók per definitie onmogelijk zijn? Immers kunnen we 2 deeltjes wel met BIJNA de snelheid van het licht tov een stilstaand object (toch?) laten bewegen, je zou denken dat we op die manier dan dat laatste kleine beetje wel kunnen omzeilen door het stilstaande object óók met bijna de lichtsnelheid te laten bewegen? Ik snap dat het niet een simpel sommetje is, en ik heb hier weinig verstand van dus daarom vraag ik mij af wat we kunnen doen. Het struikelblok dat ik zie is die oneindige energie van een deeltje dat wél de lichtsnelheid heeft. Dat maakt het nogal lastig vergelijken.

Als iets heel erg hard gaat (bijna lichtsnelheid), gaat de tijd (vanuit het deeltje gezien ten opzichte van ons) trager. Snelheid is een eenheid van afstand/tijd, dus als 2 deeltjes op elkaar botsen met bijna lichtsnelheid, zal de onderlinge snelheid (vanuit de deeltjes gezien) nog steeds niet groter zijn dan de lichtsnelheid. Het bereiken van de lichtsnelheid is niet alleen onmogelijk omdat er oneindig veel energie nodig zou zijn, maar de tijd zou dan ook oneindig langzaam gaan. In de rest van het universum zou de eeuwigheid verstreken zijn, terwijl jij (met je lichtsnelheid) nog niet eens 1 seconde verder bent.

Ohja, wel interessant; als ze met dit effect geen rekening hadden gehouden bij de bouw van het GPS systeem, zou je tomtom elke dag een kilometer verder uit koers raken. De GPS satellieten rond de aarde hebben immers een behoorlijke snelheid, dus is hun interne klok aangepast om hiervoor te compenseren.

quote:

Als fotonen geen massa hebben, waarom kan licht dan wel worden gebogen in sommige situaties door beweging? Ik dacht daar ooit over gelezen te hebben, en dat dat nog niet helemaal duidelijk was ofzo?

Dat iets geen massa heeft zegt nog niet dat je er geen invloed op kunt uitoefenen. Kijk bijvoorbeeld naar een magnetisch veld op een deeltje met een lading (Lorentzkracht). Op dit principe werkt een beeldbuis.

Shadow wijzigde dit bericht 11-09-2008 11:34 (7%)

quote:

Cyphax schreef op donderdag 11 september 2008 @ 11:16:
[...]

Snelheid ten opzichte van wat dan?

Te opzichte van ons, en ook tenopzichte van mekaar !

Shadow heeft het mooi omschreven :

quote:

[b]
Als iets heel erg hard gaat (bijna lichtsnelheid), gaat de tijd (vanuit het deeltje gezien ten opzichte van ons) trager. Snelheid is een eenheid van afstand/tijd, dus als 2 deeltjes op elkaar botsen met bijna lichtsnelheid, zal de onderlinge snelheid (vanuit de deeltjes gezien) nog steeds niet hoger zijn dan de lichtsnelheid. Het bereiken van de lichtsnelheid is niet alleen onmogelijk omdat er oneindig veel energie nodig zou zijn, maar de tijd zou dan ook oneindig langzaam gaan.

quote:

Species5618 schreef op donderdag 11 september 2008 @ 10:46:
De schaalfactor is echter asymptotisch zodra de snelheid de lichtsnelheid nadert en de enige manier om een deeltje te hebben dat de lichtsnelheid heeft is als het ding massa 0 heeft. Fotonen bijvoorbeeld. Aanvankelijk dacht men dat dit voor neutrino's ook gold, maar inmiddels is men er van overtuigd dat neutrino's een zeer kleine, maar niet 0, massa hebben.

Ik kan begrijpen dat neutrino's een kleine massa hebben, anders zouden ze niet gevangen kunnen worden. Maar hoe zit het dan met licht? Hoe kan iets zonder massa tegengehouden worden zoals we kunnen zien bij lichtweerkaatsing?

quote:

Cyphax schreef op donderdag 11 september 2008 @ 10:54:
[...]
Als fotonen geen massa hebben, waarom kan licht dan wel worden gebogen in sommige situaties door beweging? Ik dacht daar ooit over gelezen te hebben, en dat dat nog niet helemaal duidelijk was ofzo?

Dat heeft met de algemene relativiteitstheorie te maken, niet iets dat ik even in 5 mins uit kan leggen. Het volgt niet uit de speciale ('makkelijke') relativiteitstheorie (die voor de meesten al tegenintuitief genoeg is ).
Het is theoretisch gezien gewoon duidelijk hoor, 't afbuigen werd eerder voorspeld dan waargenomen (vziw).

quote:

Maar zelfs dan, ik ga eens kijken of ik erachter kan komen waarom een deeltje een oneindige massa zou krijgen omdàt het met de lichtsnelheid reist, want dat is me ook niet duidelijk.

Dat antwoorde ik even terug ook al, maar het over relatieve massa hebben is nogal verwarrend, die is niet echt fysisch en ook al heel lang in onbruik. De enige 'echte' massa is de rustmassa.

quote:

Stel dat ik met 50km/u tegen een muur aanrijd, dat geeft een bepaalde klap, namelijk die van een botsing met 50km/u tegen een stilstaand object. Maar als nou die muur op mij afkomt, dan bots ik harder. Wat betekent dat nou voor 2 deeltjes die met 99,9999999% v/d lichtsnelheid op elkaar botsen? Natuurlijk is dat nou net het doel van de LHC maar ik bedoel meer: krijg je dan niet een botsing van méér dan die 99,99% lichtsnelheid?

't Is al een paar keer gezegd, maar je mag dus niet zomaar snelheden optellen relativistisch gezien, de formule zorgt er voor dat je nooit op de lichtsnelheid kunt uitkomen (als de massa niet 0 is).

Ik weet hier te weinig van om dit zomaar te slikken, dat ligt niet aan jullie.
Ik heb er eerder tijd ingestoken maar het is allemaal inderdaad niet heel intuïtief en dat maakt het lastig om het echt te snappen. Ik ga er zelf eerst wat meer tijd in steken.

quote:

Shadow schreef op donderdag 11 september 2008 @ 11:26:
Ohja, wel interessant; als ze met dit effect geen rekening hadden gehouden bij de bouw van het GPS systeem, zou je tomtom elke dag een kilometer verder uit koers raken. De GPS satellieten rond de aarde hebben immers een behoorlijke snelheid, dus is hun interne klok aangepast om hiervoor te compenseren.

Vergeet niet dat het niet alleen komt door de effecten van de speciale relativiteit, de snelheid, maar ook door de effecten van de algemene relativiteit, namelijk de zwaartekracht. Hoe lager die is, hoe sneller de klok loopt.

quote:

Cyphax schreef op donderdag 11 september 2008 @ 10:54:
[...]

Als fotonen geen massa hebben, waarom kan licht dan wel worden gebogen in sommige situaties door beweging? Ik dacht daar ooit over gelezen te hebben, en dat dat nog niet helemaal duidelijk was ofzo?

Fotonen hebben geen *rustmassa*. In de relativiteitstheorie zijn massa en energie 2 kanten van dezelfde medaille. Zodra een deeltje in rust is, komt deze energie overeen met wat wij zien als de massa (volgens de beroemde formule E = mc^2). Zodra een deeltje echter niet in rust is, zal zijn energie toenemen en hiermee ook de zogenaamde "relativistische massa". Dit betekent trouwens niet dat het deeltje ook zwaarder wordt (zie W&L FAQ). Fotonen hebben geen rust toestand, ze verplaatsen zich altijd met een vaste snelheid. Ze hebben een duidelijke hoeveelheid energie. De zwaartekracht, die de fotonen afbuigt, werkt dan ook op de energie van de deeltjes.

@Erazzzer, hier is een webcam van de ATLAS Control Room: http://pcatdwww.cern.ch/atlas-point1/ATLASview/ACR.htm
Overigens is dit absoluut niet de moeite van het kijken waard. Het is niet zo dat als er een Higgs-deeltje gemaakt wordt er opeens allerlei lampjes gaan knipperen en sirenes afgaan ofzo. Alle data dat van de detector komt is gesplitst in zogenaamde "events". Een event is een data-burst horend bij 1 botsing. Omdat er een heleboel oninteressante dingen gebeuren in de detector worden er verschillende filters op toegepast. De eerste twee, de zogenaamde triggers vinden op CERN plaats. Er is eerst een hardwarematige trigger, alles wat niet door dit ding weggegooid wordt, gaat door een softwarematige trigger.Na dit punt zijn verreweg de meeste events al de prullenbak in verdwenen. Wat overblijft is nog steeds een gigantische hoeveelheid data. Deze data wordt de LHC Computing Grid opgegooid (een internationaal netwerk van supercomputers).

Nadat deze de data dusdanig heeft gefilterd, komen de gegevens in wat meer hanteerbare brokken bij de fysici. Deze gebruiken statistische methodes om hun analyse te doen. Er wordt gekeken naar de events van processen die we al kennen, zonder nieuwe deeltjes. Deze zullen het merendeel van de data set beslaan. Dit wordt als achtergrondruis beschouwt, waar het "signaal", de events zijn waarbij Higgs-verval plaats heeft gevonden. Er worden een aantal zgn "cuts" toegepast, waarbij de data wordt ingeperkt door bepaalde variabelen in hun bereik te beperken (minimale en maximale energie van deeltjes, aantal deeltjes van een bepaald type, etc...) om zo de signal-to-noise verhouding te verbeteren. Pas zodra hier een kloppend plaatje uitkomt, hebben we een goede indicatie dat het Higgs gevonden is.

Bovenstaande methode is wat ATLAS gebruikt, hun bevindingen worden vergeleken met de resultaten van de CMS groep, die ook op zoek is naar het Higgs. Pas zodra deze data overeenkomt, kan de champagne open.

Zoals je ziet is dit proces, in tegenstelling tot een ruimtemissie van NASA, totaal niet spannened of makkelijk te volgen. De hoofdmoot van het werk gebeurt lang na de daadwerkelijke botsingen hebben plaatsgevonden, in de diverse universiteiten en onderzoeksinstellingen. De control room zal tijdens een normale dag vrij rustig zijn. Meestal worden er AiOs en OiOs geronseld om er rond te hangen en de juiste persoon te bellen zodra een error-lampje gaat branden.

quote:

Cyphax schreef op donderdag 11 september 2008 @ 11:47:
Ik weet hier te weinig van om dit zomaar te slikken, dat ligt niet aan jullie.
Ik heb er eerder tijd ingestoken maar het is allemaal inderdaad niet heel intuïtief en dat maakt het lastig om het echt te snappen. Ik ga er zelf eerst wat meer tijd in steken.

Je moet je het niet proberen voorstellen, je moet gewoon geloven dat het zo is. Is veel gemakkelijker, is net zo met quantummechanica en het Heelal dat gekromd is in een vierde ruimte-dimensie, enz...

quote:

Cyberblizzard schreef op donderdag 11 september 2008 @ 11:56:
[...]
Je moet je het niet proberen voorstellen, je moet gewoon geloven dat het zo is. Is veel gemakkelijker, is net zo met quantummechanica en het Heelal dat gekromd is in een vierde ruimte-dimensie, enz...

Het lijkt wel een Geloof

quote:

Cyberblizzard schreef op donderdag 11 september 2008 @ 11:56:
[...]
Je moet je het niet proberen voorstellen, je moet gewoon geloven dat het zo is. Is veel gemakkelijker, is net zo met quantummechanica en het Heelal dat gekromd is in een vierde ruimte-dimensie, enz...

Dit ben ik niet met je eens.

Je kan als gewone sterveling dit allemaal begrijpen, als je er tijd in steekt.

quote:

Cyberblizzard schreef op donderdag 11 september 2008 @ 11:56:
[...]
Je moet je het niet proberen voorstellen, je moet gewoon geloven dat het zo is. Is veel gemakkelijker, is net zo met quantummechanica en het Heelal dat gekromd is in een vierde ruimte-dimensie, enz...

Ik geloof het wel, maar ik wil het ook graag snappen omdat ik het interessante materie vind. Ik denk dat met de goede uitleg een heel eind te komen is. Ik ben vast niet intellectueel te beperkt om het in grote lijnen te kunnen bevatten dus ik ga m'n best doen.
Net als wat Mace zegt.

quote:

mace schreef op donderdag 11 september 2008 @ 12:54:
[...]

Dit ben ik niet met je eens.

Je kan als gewone sterveling dit allemaal begrijpen, als je er tijd in steekt.

Weten en begrijpen gaat nog, maar voorstellen? Het Heelal dat gekromd is in een vierde ruimtedimensie of de 11 dimensies op quark-niveau? Hoe stel jij je dat voor?

quote: http://physicsworld.com/cws/article/news/2714

Theorists believe that gravity may seem weak because it is spread out among up to eleven dimensions, unlike the other fundamental forces, which are thought to be confined to the familiar three spatial dimensions.

Cyberblizzard wijzigde dit bericht 11-09-2008 13:07 (25%)

Ik hoop dat de LHC veel klaarheid brengt in al die theorie. 't is eigenlijk ook erg raadselachtig dat ze naar de allerkleinste deeltjes zoeken, om inzicht te krijgen in het reuzachtige heelal ....

En dan nog iets : als ze het Higgs-deeltje vinden, gaat de mens daar baat bij hebben ?

Het is allemaal prima te begrijpen door gewoon de wiskundige berekeningen te begrijpen. Daaruit volgen de meeste situaties vanzelf. Het enige nadeel is dat ze niet te bevatten/voor te stellen zijn. Het is als mens zijnde niet te visualiseren en dat maakt het lastig. Theoretisch is allemaal prima te begrijpen.

quote:

En dan nog iets : als ze het Higgs-deeltje vinden, gaat de mens daar baat bij hebben ?

Ik denk het wel. De Higgs boson zou in theorie de massa van een deeltje verklaren. Als men begrijpt waar massa door veroorzaakt wordt en hoe het zich gedraagt kunnen ze methodes bedenken om massa te beinvloeden. Ver gezochte toekomst ideeen zijn dan zwaartekracht opheffen enzo.

drZymo wijzigde dit bericht 11-09-2008 13:23 (38%)

quote:

Ik denk het wel. De Higgs boson zou in theorie de massa van een deeltje verklaren. Als men begrijpt waar massa door veroorzaakt wordt en hoe het zich gedraagt kunnen ze methodes bedenken om massa te beinvloeden. Ver gezochte toekomst ideeen zijn dan zwaartekracht opheffen enzo.

Dat laatste zou inderdaad héél spectaculair zijn.

quote:

drZymo schreef op donderdag 11 september 2008 @ 13:20:
Het is allemaal prima te begrijpen door gewoon de wiskundige berekeningen te begrijpen. Daaruit volgen de meeste situaties vanzelf. Het enige nadeel is dat ze niet te bevatten/voor te stellen zijn. Het is als mens zijnde niet te visualiseren en dat maakt het lastig. Theoretisch is allemaal prima te begrijpen.


[...]

Ik denk het wel. De Higgs boson zou in theorie de massa van een deeltje verklaren. Als men begrijpt waar massa door veroorzaakt wordt en hoe het zich gedraagt kunnen ze methodes bedenken om massa te beinvloeden. Ver gezochte toekomst ideeen zijn dan zwaartekracht opheffen enzo.

Voor dat laatste is het net wel een beetje jammer dat zwaartekracht koppelt aan energie en daarmee dus slechts indirect aan massa.