Name: Is er een nieuwe natuurkracht ontdekt?
Uploaded: 2021-05-31T00:00:00+02:00
Duration: 10 min 34 s
Description: De natuurkunde gaat uit van vier basiskrachten: de zwaartekracht, elektromagnetische kracht, sterke kernkracht en zwakke kernkracht. Wetenschappers van CERN hebben aanwijzingen dat er nog een natuurkracht bestaat.

Klas 4/5/6

Letterlijke tekst (indien aanwezig):	Het beroemdste natuurkundige lab ter wereld, CERN, heeft een aanwijzing voor een nieuwe natuurkracht ontdekt. In deze 27 kilometer lange tunnel onder de grond bootsen ze een mini-oerknal na in de hoop meer te weten te komen over ons universum. Je hebt op de schoolbanken iets geleerd en nu zoveel jaar later heb je een experiment gedaan dat zegt van: dat was misschien initieel niet juist. Dat is toch wel de natte droom van een onderzoeker. De vier basiskrachten in de natuurkunde waaronder de zwaartekracht zijn misschien niet de enige natuurkrachten die er bestaan. Voor het eerst is er nu een hint dat er ook een kracht is die echt afwijkt van de kwantum- krachten die we nu kennen. Is er een nieuwe natuurkracht ontdekt? Dat bespreek ik met Jacco de Vries van Maastricht University. Als kind wilde hij astronaut worden en de fascinatie voor de ruimte bleef: Waarom ziet het universum er eigenlijk zo uit? Dat probeert hij te ontdekken door de kleinste deeltjes die er zijn te bestuderen. Bij het beroemdste natuurkundelab ter wereld, CERN, schreef hij zijn proefschrift en nu is hij betrokken bij het experiment waar de aanwijzing is gevonden voor een nieuwe natuurkracht. Jacco, welkom! Maakte je hart een klein sprongetje? Dit is waar je als natuurkundige al die jaren hard voor werkt. Het klinkt groots 'een nieuwe natuurkracht.' Is dat het ook? Wat we gezien hebben is een serieuze hint. Dat er iets is wat het standaardmodel ons huidige model van de natuurkunde toch net iets te ver gaat. Standaardmodel staat hier op deze mok waar je dagelijks uit dringt. Bijna dagelijks. Dit is de formule van hoe de wereld om ons heen in elkaar zit? Ja. Er zijn vier fundamentele krachten van de natuur. We hebben de zwaartekracht. Die kennen we allemaal. Elektromagnetische kracht. Die zorgt voor de aantrekking tussen ladingen. Maar ook belangrijke dingen in het alledaagse leven. Dat ik mijn hand niet door de tafel heen kan drukken. Dat komt door de elektromagnetische kracht. Dan zijn er nog twee iets minder bekende. Dat zijn de sterke kernkracht. Die zorgt ervoor dat atoomkernen bij elkaar kunnen blijven. Een soort lijm. Zonder die kracht hadden we geen periodieke tabel van scheikunde. Dat is erg prettig. En de laatste kracht is de zwakke kernkracht. Die zorgt eigenlijk voor radioactief verval. En speelt een belangrijke rol in kernfusie in de zon. En dan is er misschien een nieuwe bijgekomen. We moeten inzoomen tot aan het atoom. Jij moet ons vertellen wat we hier zien. Dit is een redelijk bekende foto van het Rutherford-model van het atoom. Je ziet een atoomkern in het midden. Dat bestaat uit protonen en neutronen. Dat zijn fundamentele kleine deeltjes. Daaromheen zit een zwerm van elektronen. Die zijn negatief geladen. De protonen zijn positief geladen en dat heft elkaar op. Zo'n atoom is elektrisch neutraal. En atoom vangt de kleine bouwsteentjes waar alles om ons heen uit is opgebouwd. Dus je maakt moleculen et cetera. Wat belangrijk is om te weten voor dit verhaal is dat in het standaardmodel hebben we van elk deeltje een paar zwaardere broertjes. Dat noemen we generaties. Een van die zwaardere broertjes van het elektron is muon. en daar gaan we het zo meteen over hebben. Een hele goede cliffhanger. Nog even voor de duidelijkheid. De broertjes van het elektron, daar waren aannames over. Die blijken dus misschien niet waar te zijn. Ja. Het standaardmodel van de fysica zoals op deze mok staat dat beschrijft drie van de vier krachten. De zwaartekracht laten we even achterwege. Daar heb ik de hele aarde voor nodig om iets van te voelen. Daar komen we wel mee weg voor nu. Die maakt eigenlijk geen onderscheid tussen de verschillende generaties. Behalve dat ze iets zwaarder zijn moeten ze zich precies hetzelfde gedragen. Wij zien bij het experiment op CERN dat het vervallen van hele zware deeltjes naar elektronen of muonen niet helemaal even vaak gebeuren. En daar gaat het model misschien schuiven. Daar gaan we zo meteen dieper op in. Ook over het verval en de tunnel waar jij het over hebt. Want in Amsterdam kunnen ze ook de allerkleinste deeltjes zien. Bij het Nikhef, het Nationaal instituut voor sub-atomaire fysica, doen ze precies dat: het onzichtbare, zichtbaar maken. Sosha ging kijken. Martin, wat is dit voor apparaat? Dit is een apparaat dat maakt straling zichtbaar. Ioniserende straling. Dat werkt door alcohol te laten verdampen. Die op een hele koude plaat weer te laten uitcondenseren. Wat je hier ziet dat zijn geladen deeltjes die door de alcoholdamp heen knallen. Wat bizar dat je dit kunt zien. Het lijkt een beetje op vliegtuigstrepen in de lucht. Precies. Ik zag daar een rechtspoortje. Dat was misschien een muon die eronder een flauwe hoek in kwam. Even wachten tot er een leuke kronkelige bij zit. Daar zit er eentje. Dat is waarschijnlijk een elektron. Die zijn licht en die kaatsen makkelijk rond. Daar zag ik er eentje. Een spoortje met een zijtak eraan. Dat betekent dat het elektron zo hard ging dat hij heel hard op een andere elektron botste dat hij weer een eigen spoortje maakte. Zo kun je van alles zien. Ik vind het bizar dat door deze bak gewoon zichtbaar wordt wat er continu om ons heen gebeurt. Ja. Ik ben er inmiddels aan gewend. Toen ik het de eerste keer zag stond ik er ook in eens meer bij stil. En gebeurt dus van alles om ons heen. Wat we gewoon niet zien. Wat we niet zien op microscopisch niveau. Het is er overal en het is er altijd. En hier is het zichtbaar. Dat is wel vet hoor. Het werd bijna hypnotiserend Ben jij daar ook nog van onder de indruk? Als je dat zelf ook ziet in CERN? Het blijft magisch. Als je heel veel met de data bezig bent dan wil je nog wel eens vergeten hoe bizar het eigenlijk is wat er allemaal gebeurt. Op CERN zijn het grote experimenten. Veel technische dingen die allemaal goed moeten gaan. Het is bijna een wonder dat het allemaal werkt. Laten we daarop inzoomen. Dat is wat jij ook doet. De allerkleinste deeltjes zichtbaar maken. In CERN. Ja, dat is die 27 kilometer lange buis, dat blauwe ding. Daar versnellen we dus in dit geval protonen dus waterstofkernen tot hele hoge energieën op elkaar. Die botsen vervolgens op elkaar. Daarmee maken we een kleine mini oerknal. Daar ontstaan nieuwe deeltjes uit. En die moeten we vervolgens waarnemen. Wat we nu zien is een detector. Een onderzoeksexperiment. Die maakt eigenlijk een soort snapshots foto's van al die deeltjesbotsingen. Dat gebeurt 14 miljoen keer per seconde. Wij zitten dan 100 meter daarboven op de begane grond. In een controlekamer met allemaal schermen te controleren of het allemaal een beetje soepel verloopt. Zit jij een hele tijd naar botsingen te kijken? Van hele kleine deeltjes? Het is iets geavanceerder dan dat. Het is natuurlijk vooral geautomatiseerd. Wij kijken of de processen daaromheen goed verlopen. En als die data er dan zijn ziet het er zo uit. Wat zien we hier? Dit is een voorbeeld van zo'n snapshot. Een foto. Op de achtergrond zie je vaag de detector. Die streepjes die je ziet, ik zal je er één aangeven, dat zijn de deeltjes sporen die we gereconstrueerd hebben. Een beetje zoals dat nevelvat wat in het filmpje te zien was. Maar dan met hele slimme elektrische signalen die dan doorgegeven worden aan de computer. Met slimme software reconstrueert de computer de deeltjessporen. Nog even terugkomen op de nieuwe natuurkracht. Wat zag je hier gebeuren waarvan je dacht...dit was niet de bedoeling zoals we dat in dit model hadden bedacht? Wat we zien aan de deeltjes sporen is wat voor deeltjes dat nou zijn. Wat voor deeltjes eruit gekomen zijn. Onder in het groen zijn twee muonen. Dat moet je even uitleggen. We bestuderen hele zware deeltjes die uit elkaar vallen. Dat gebeurt niet even vaak. Tussen elektronen en nuonen. Dat meten we simpelweg door te tellen op dit soort foto's. Hoe vaak zien we nou dat deeltjes vooral in muonen, ik weet het toevallig, dat zijn de groene streepjes. Hoe vaak gebeurt het in elektronen? Die lichtere broertjes. Volgens het standaardmodel moet dat dus even vaak gebeuren. Wij zien dus dat het net iets vaker gebeurt naar elektronen. Dat moet een nieuwe natuurkracht zijn die niet in het standaardmodel zit. Die dat dan zou verklaren. Ik probeer me dat voor te stellen. Jij zit achter dat scherm. Je begint te tellen. Zo simpel kan wetenschap ook zijn. En dan denk je: hier klopt iets niet. Dit model klopt niet. Dat doet iets met je. Jazeker. Wat deed het met je? Het is fantastisch. We leven hier al jaren naartoe. Met 1000 wetenschappers verzamelen we al jarenlang data. Langzaamaan wordt het steeds statistisch significanter. De afwijking wordt steeds groter. Je telt steeds grotere afwijkingen naarmate de data langzaam naar binnen komt. Op een gegeven moment is het over de magische grens heen. Dat noemen we significant. Drie sigma. Een technische term. Dan is het...Champagne. De echte ontdekking is nog niet daar. We moeten echt nog meer data verzamelen. Andere experimenten moeten dat nog bevestigen. De eerste serieuze hint is nu hier. Dat is ontzettend spannend. Nobelprijswaardig? Als dit inderdaad bevestigd wordt dan hebben we een vijfde kracht van de natuur erbij. En dat is echt Nobelprijswaardig. Dat je het even weten als het telefoontje komt uit Stockholm? Dat is goed. Dank je wel Jacco, voor je uitleg.

Klas 1/2/3

Christiaan Huygens is een beroemde wetenschapper uit de zeventiende eeuw. Hij vindt onder andere het slingeruurwerk uit en ontwikkelt de telescoop verder. Hoeveel weet jij over Christiaan Huygens? Test het in de quiz!

Quiz over de beroemde wetenschapper

Wat weet jij over Christiaan Huygens? 

Is er een nieuwe natuurkracht ontdekt?

De meest interessante reportages, gesprekken en fragmenten uit het wetenschapsprogramma Atlas (NTR).

Programmaheaders

Logo Wetenschap

Atlas in de klas

Naar het Youtubekanaal van NTR Wetenschap

De natuurkunde gaat uit van vier basiskrachten: de zwaartekracht, elektromagnetische kracht, sterke kernkracht en zwakke kernkracht. Wetenschappers van CERN hebben aanwijzingen dat er nog een natuurkracht bestaat.

Natuurkunde

Experimenteren met deeltjes

Bekijk ook

Extra's

Schooltv biedt meer dan video's! Ontdek onze extra inhoud:

Ontvang jij de nieuwsbrief al? Blijf op de hoogte door je aan te melden en ontvang elke maand een nieuwsbrief naar keuze in je inbox!

Oranje

Schrijf je in de voor de maandelijkse nieuwsbrief voor het laatste Schooltv PO-nieuws

Nieuwsbrief PO

Blijf op de hoogte van het laatste Schooltv-nieuws voor VO.

Nieuwsbrief VO

Contact

Schooltv Help

Veelgestelde vragen

Schooltv maakt educatieve content voor het onderwijs, bestaande uit video's en interactief materiaal. Altijd bij de les!

Over Schooltv

Over Schooltv.nl

Schooltv.nl is een videodatabase, gevuld met educatieve en informatieve videoclips, filmpjes, fragmenten, liedjes, animaties, lesvideo’s afleveringen, TV-programma’s, televisieseries, videoverzamelingen en afspeellijsten.