PDF-fil - Stockholms universitet
PDF-fil - Stockholms universitet
PDF-fil - Stockholms universitet
You also want an ePaper? Increase the reach of your titles
YUMPU automatically turns print PDFs into web optimized ePapers that Google loves.
Neutriner och Sydpolen<br />
nyckeln till universums<br />
hemligheter?!<br />
Per Olof Hulth!<br />
<strong>Stockholms</strong> <strong>universitet</strong>!<br />
hulth@physto.se!<br />
http://icecube.wisc.edu/!<br />
2013-05-27 Fysik för poeter - Per Olof Hulth 1<br />
Richard Feynman!<br />
n Vetenskapens första princip är att inte lura<br />
sig själv.!<br />
n Och man är den lättaste att lura!!<br />
2013-05-27 Fysik för poeter - Per Olof Hulth 2<br />
1
Behandling av lunginflammation<br />
fram till mitten av 1800-talet!<br />
n ”Sjukdomen beror på en obalans bland<br />
kroppsvätskorna” (blod, gul galla,<br />
svart galla och slem).!<br />
n Behandling:!<br />
n Åderlåtning!<br />
n Kräkmedel!<br />
2013-05-27 Fysik för poeter - Per Olof Hulth 3<br />
Joseph Dietl!<br />
n Polsk läkare som gjorde en mycket viktig<br />
undersökning 1842-1846.!<br />
n Delade upp patienterna i 3 grupper:!<br />
n Behandling med åderlåtning!<br />
n Behandling med kräkmedel!<br />
n Ingen behandling!!<br />
n Resultat:!<br />
n Åderlåtning 20,4% dog!<br />
n Kräkmedel 20,7 % dog!<br />
n Ingen behandling 7% dog!<br />
2013-05-27 Fysik för poeter - Per Olof Hulth 4<br />
2
Slutsats?!<br />
n Att behandla lunginflammation med<br />
kräkmedel eller åderlåtning inte fungerar utan<br />
dödar 2 ggr fler patienter än själva sjukdomen<br />
(vid Dietls sjukhus)…..!<br />
n Flertusenåriga anor…..”traditionell europeisk<br />
medicin”!<br />
n Varför upptäckte man inte problemet tidigare?!<br />
n Kanske för att läkarna såg ”med egna ögon”<br />
att åtta av tio patienter blev friska?!<br />
! 2013-05-27 Fysik för poeter - Per Olof Hulth 5<br />
Påståenden som inte är<br />
baserade på vetenskapliga<br />
undersökningar"<br />
!<br />
n ..”men många av mina råd är baserade på<br />
resultat som jag sett på min egen kropp<br />
och vittnesmål från tusentals andra<br />
personer"!<br />
2013-05-27 Fysik för poeter - Per Olof Hulth 6<br />
3
Korrelation och kausalitet!<br />
Population (thousands)<br />
80<br />
70<br />
60<br />
50<br />
100 200 300<br />
Number of storks<br />
Population (in thousands) as a function of the<br />
number of storks in Oldenberg i Germany<br />
1930-1936<br />
Box, G. E. P., Hunter, W. G., and Hunter, J. S. (1978), Statistics for Experimenters: An Introduction to Design,<br />
Data Analysis, and Model Building, John Wiley and Sons.<br />
2013-05-27 Fysik för poeter - Per Olof Hulth 7<br />
2013-05-27 Fysik för poeter - Per Olof Hulth 8<br />
New England Journal of Medicine<br />
Copyright © 2012 Massachusetts Medical Society.<br />
4
Det behövs 20 ggr<br />
mer massa för att<br />
hålla ihop galaxerna<br />
och gasmolnet än<br />
vad vi ser!! ??????<br />
2013-05-27 Fysik för poeter - Per Olof Hulth 9<br />
Gravitionell linsning!<br />
2013-05-27 Fysik för poeter - Per Olof Hulth 10<br />
5
2013-05-27 Fysik för poeter - Per Olof Hulth 11<br />
Universums<br />
beståndsdelar!<br />
? ?<br />
Vi vet vad ca 5 % av universum består av, resten??<br />
2013-05-27 Fysik för poeter - Per Olof Hulth 12<br />
6
Mörka materien nya partiklar från Big Bang?<br />
ρ χ<br />
Sun<br />
σ sca3<br />
Γ capture<br />
Γ annihila1on<br />
χ<br />
Weakly Interacting Massive Particles?<br />
velocity<br />
distribu1on<br />
WIMPs från solen/jorden<br />
ν interac1ons<br />
Cosmic Rays: µ, γ,π,κ,...<br />
qq<br />
~ χ~ χ → ll<br />
±<br />
W , Z,<br />
H<br />
→<br />
→ν<br />
µ<br />
interac1ons hadroniza1on<br />
→ cc ,bb ,tt ,τ + τ − ,W ± , Z 0 , H ± H 0<br />
ν int. µ int.<br />
Detector<br />
Earth<br />
Sök efter ett överskott av neutriner från solen och jordens centrum.<br />
2013-05-27 Fysik för poeter - Per Olof Hulth 13<br />
2013-05-27 Fysik för poeter - Per Olof Hulth 14<br />
ν µ<br />
µ<br />
7
2013-05-27 Fysik för poeter - Per Olof Hulth 15<br />
2013-05-27 Fysik för poeter - Per Olof Hulth 16<br />
8
2013-05-27 Fysik för poeter - Per Olof Hulth 17<br />
2013-05-27 Fysik för poeter - Per Olof Hulth 18<br />
9
2013-05-27 Fysik för poeter - Per Olof Hulth 19<br />
2013-05-27 Fysik för poeter - Per Olof Hulth 20<br />
10
100 partiklar<br />
per m 2 och<br />
sekund här<br />
inne<br />
Varifrån kommer den<br />
kosmiska strålningen??<br />
2013-05-27 Fysik för poeter - Per Olof Hulth 21<br />
Kosmisk strålning 100 år!<br />
• Den kosmiska strålningen<br />
upptäcktes 1912 av Victor<br />
Hess och vi vet fortfarande<br />
inte varifrån den kommer….<br />
2012-11-15<br />
KVA inspirationsdag Luleå - Per Olof<br />
Hulth 22<br />
11
Kosmisk strålning<br />
Den kosmiska<br />
strålningen kan ha<br />
energier som vi idag<br />
inte vet hur man<br />
skapar.<br />
Vad är källan till dessa<br />
partiklar?<br />
2013-05-27 Fysik för poeter - Per Olof Hulth 23<br />
Energier i kosmisk strålning<br />
De högsta observerade energierna i kosmisk strålning ligger i<br />
området 10 19 till 3*10 20 eV!!<br />
Dvs. Upp till 50 Joule!<br />
Samma energi som en tennisboll från B.B!!<br />
Vad accelererar dessa partiklar?<br />
2013-05-27 Fysik för poeter - Per Olof Hulth 24<br />
12
Europas partikelfysiklaboratorium<br />
CERN<br />
2013-05-27 Fysik för poeter - Per Olof Hulth 25<br />
n 27 km i omkrets!<br />
n 100 meter under jord!<br />
n Kolliderade elektroner<br />
mot positroner !<br />
LEP acceleratorn<br />
2013-05-27 Fysik för poeter - Per Olof Hulth 26<br />
13
LHC blir världens kraftigaste accelerator<br />
2007 (kolliderar protoner)<br />
Supraledande<br />
magneter med 8.4<br />
Tesla magnetfält<br />
ger protoner med<br />
7 000 GeV i LEP<br />
tunneln.<br />
Man har kört med<br />
max 4000 GeV<br />
hitills.<br />
2013-05-27 Fysik för poeter - Per Olof Hulth 27<br />
Maxenergin för en accelerator är<br />
proportionell mot radien*magnetfältet<br />
Vilken radie behövs med LHC’s<br />
8 Tesla magneter att accelerera<br />
en proton till 3* 10 20 eV???<br />
2013-05-27 Fysik för poeter - Per Olof Hulth 28<br />
R<br />
14
Radien måste vara ca 1,5 ggr jordbanan runt solen!!<br />
2013-05-27 Fysik för poeter - Per Olof Hulth 29<br />
En möjlig källa för Kosmisk strålning<br />
2013-05-27 Fysik för poeter - Per Olof Hulth 30<br />
15
Svarta hål?<br />
2012-11-15<br />
Möjliga källor till kosmiska<br />
strålningen?!<br />
Supernovor?<br />
KVA inspirationsdag Luleå - Per Olof<br />
Hulth 31<br />
Neutrinoastronomi?!<br />
n Den mörka materien kan troligen skicka ut<br />
neutrinopartiklar och på så sätt göra sig<br />
“synlig”.!<br />
n Källorna för den kosmiska strålningen<br />
borde också producera neutrinopartiklar<br />
och visa var de befinner sig.!<br />
2013-05-27 Fysik för poeter - Per Olof Hulth 32<br />
16
Neutrinopartikeln!<br />
n En elektriskt neutral ”elementarpartikel”<br />
med mycket liten massa.!<br />
n Produceras vid våldsamma processer ute i<br />
universum!<br />
n Passerar genom enorma mängder materia<br />
utan att stoppas !<br />
2013-05-27 Fysik för poeter - Per Olof Hulth 33<br />
Kort sammanfattning av neutrinofysik<br />
Det finns tre olika familjer av leptoner<br />
Elektronneutrino (ν e ) och electronen (e - )<br />
Myonneutrino (ν µ ) och myonen (µ - )<br />
Tauneutrino (ν τ ) och tauonen (τ - )<br />
Neutrinerna kan passera enorma mängder materia<br />
utan att stoppas<br />
Tex kan en 1 MeV elektronneutrino passera 20 ljusår av<br />
solit bly innan den stoppas!!!!!!!!!<br />
2013-05-27 Fysik för poeter - Per Olof Hulth 34<br />
17
Några neutrinosiffror!<br />
n Solen skickar varje sekund ut<br />
200.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000<br />
neutriner (2*10 38 ) från kärnreaktionerna inne i solen.!<br />
n Ca 60.000.000.000 neutriner/cm 2 /sekund på jorden!<br />
n Från Big Bang finns det 330 miljoner neutriner /m 3 (Energi<br />
0.0004 eV) i rummet (men bara en halv proton) !<br />
n 340 miljoner neutriner bildas i vår kropp varje dag på grund<br />
av 40 K sönderfall.!<br />
!<br />
2013-05-27 Fysik för poeter - Per Olof Hulth 35<br />
Neutriner från supernova!<br />
n När en stjärna<br />
exploderar utsänds<br />
energin till 99% i<br />
form av neutrinostrålning!!!!!!<br />
n En stjärna<br />
exploderade 1054<br />
och bildade<br />
Krabbnebulosan!<br />
2013-05-27 Fysik för poeter - Per Olof Hulth 36<br />
18
90 grader syd dvs Sydpolen<br />
Högplatå 2800 möh<br />
Medeltemp -55°C<br />
2013-05-27 Fysik för poeter - Per Olof Hulth 37<br />
Amundsen-Scott Sydpolsstation - 90 ° syd<br />
Where are we ?<br />
South Pole<br />
AMANDA-II<br />
Höjd över havet 2800 m<br />
Årsmedeltemperatur -55°C<br />
Landningsbana<br />
IceCube<br />
2012-11-15<br />
KVA inspirationsdag Luleå - Per Olof<br />
Hulth<br />
38<br />
19
Varför Sydpolen och<br />
Antarktis??!<br />
n En mycket ren inlandsis 3 km tjock.!<br />
n En forskningsstation bemannad året runt.!<br />
n Inga fiskar och inga alger.!<br />
2013-05-27 Fysik för poeter - Per Olof Hulth 39<br />
2012-11-15<br />
Hur detekterar man neutriner?<br />
Ljusdetektorer<br />
Myonen är elektriskt<br />
laddad och färdas med<br />
ljusets hastighet I vacuum.<br />
Det bildas en “ljusbang”.<br />
Cherenkov ljus<br />
Myon<br />
Neutrino<br />
KVA inspirationsdag Luleå - Per Olof<br />
Hulth 40<br />
20
Elektroner från<br />
radioaktiva<br />
sönderfall har<br />
högre<br />
hastighet än<br />
2012-11-15<br />
luset I vattnet<br />
och emitterar<br />
då<br />
Cherenkovljus<br />
Cherenkov ljus från en kärnreaktor<br />
KVA inspirationsdag Luleå - Per Olof<br />
Hulth 41<br />
IceCube is!<br />
n Inlandsisen är inte fruset vatten – det är komprimerad snö!!<br />
n Vid stora djup och låga temperaturer bildas en ny typ av iskristaller<br />
– klathrater av luftbubblorna och isen. !<br />
n Isen “minns” atmosfärens historia med damm, askmoln etc.!<br />
n Isen vid sydpolen är 90000 år på 2500 m djup.!<br />
2013-05-27 Fysik för poeter - Per Olof Hulth 42<br />
21
2012-11-15<br />
2012-11-15<br />
IceCube neutrino observatoriet på Sydpolen<br />
http://<br />
icecube.wisc.edu/<br />
KVA inspirationsdag Luleå - Per Olof<br />
Hulth 43<br />
KVA inspirationsdag Luleå - Per Olof<br />
Hulth 44<br />
22
2012-11-15<br />
2012-11-15<br />
125 m<br />
KVA inspirationsdag Luleå - Per Olof<br />
Hulth 45<br />
KVA inspirationsdag Luleå - Per Olof<br />
Hulth 46<br />
23
2012-11-15 KVA inspirationsdag Luleå - Per Olof Hulth 47<br />
2012-11-15<br />
Ner i hålet!<br />
KVA inspirationsdag Luleå - Per Olof<br />
Hulth 48<br />
24
2012-11-15<br />
2012-11-15<br />
Sista ljusdetektorn!"<br />
Nummer 5160 den 18 december 2010!<br />
KVA inspirationsdag Luleå - Per Olof<br />
Hulth 49<br />
KVA inspirationsdag Luleå - Per Olof<br />
Hulth 50<br />
25
2012-11-15<br />
KVA inspirationsdag Luleå - Per Olof<br />
Hulth<br />
51<br />
2012-11-15<br />
~ 300 TeV cosmic ray muon bundle<br />
KVA inspirationsdag Luleå - Per Olof<br />
Hulth 52<br />
26
2012-11-15<br />
KVA inspirationsdag Luleå - Per Olof<br />
Hulth ~ 1 TeV neutrino-induced muon 53<br />
Svenskt kamerasystem i sista<br />
hålet!<br />
5,8 m<br />
2012-11-15<br />
KVA inspirationsdag Luleå - Per Olof<br />
Hulth 54<br />
27
Månskuggan från kosmisk strålning!<br />
2012-11-15<br />
2012-11-15<br />
KVA inspirationsdag Luleå - Per Olof<br />
Hulth 55<br />
IceCubes ”bild” av månen!<br />
KVA inspirationsdag Luleå - Per Olof<br />
Hulth 56<br />
28
Prelimin<br />
ary<br />
J. F<br />
+30°<br />
-30°<br />
IceCube 40-Strings (2008-09)!<br />
+60°<br />
-60°<br />
Northern sky (atm ν bkg)<br />
Southern sky (atm μ bkg)<br />
37 290 events: 14 139 up-going (neutrino<br />
KVA inspirationsdag Luleå - Per Olof<br />
candidates)<br />
2012-11-15<br />
Hulth<br />
23 151 down-going<br />
(high energy muons)<br />
2012-11-15<br />
Riktig signal?"<br />
Två händelser med mycket hög energi!<br />
Erni Bert<br />
KVA inspirationsdag Luleå - Per Olof Hulth<br />
57<br />
58<br />
29
2012-11-15<br />
IceCube och mörk materia!<br />
KVA inspirationsdag Luleå - Per Olof<br />
Hulth 59<br />
Kosmisk strålningsastronomi!<br />
440 TeV<br />
2013-05-27 Fysik för poeter - Per Olof Hulth 60<br />
30
Kosmisk strålningsastronomi!<br />
440 TeV<br />
4400 TeV<br />
2013-05-27 Fysik för poeter - Per Olof Hulth 61<br />
Sammanfattning!<br />
n IceCube är nu färdigbyggt och vi har<br />
världens mest effektiva neutrinoteleskop. !<br />
n Vi öppnar ett nytt fönster mot universum<br />
genom att använda neutriner.!<br />
n Vi har ännu(?) inte identifierat några<br />
neutriner från rymden. Alla(?) hittills<br />
observerade neutriner är troligen skapade<br />
i vår atmosfär av kosmisk strålning.!<br />
2012-11-15<br />
KVA inspirationsdag Luleå - Per Olof<br />
Hulth 62<br />
31
2012-11-15<br />
Öppning av nya fönster mot<br />
universum!<br />
KVA inspirationsdag Luleå - Per Olof<br />
Hulth 63<br />
The IceCube Collaboration includes about 250 researchers from 39 institutions around the world.<br />
Prof. Francis Halzen, University of Wisconsin – Madison is the principal investigator and<br />
Prof. Olga Botner from Uppsala University serves as the collaboration spokesperson.<br />
2013-05-27 Fysik för poeter - Per Olof Hulth 64<br />
32
Övervintra!<br />
2012-11-15<br />
*<br />
2012-11-15<br />
*<br />
De första besökarna på<br />
Sydpolen!<br />
KVA inspirationsdag Luleå - Per Olof<br />
Hulth 65<br />
Sydpolsbesökare idag!<br />
3 timmar med flyg!<br />
KVA inspirationsdag Luleå - Per Olof<br />
Hulth 66<br />
33
Klädprovning i Christchurch Nya<br />
Zealand!<br />
2012-11-15<br />
2012-11-15<br />
KVA inspirationsdag Luleå - Per Olof<br />
Hulth 67<br />
KVA inspirationsdag Luleå - Per Olof<br />
Hulth 68<br />
34
Flyg Christchurch -McMurdo!<br />
2012-11-15<br />
2012-11-15<br />
KVA inspirationsdag Luleå - Per Olof<br />
Hulth 69<br />
McMurdo - Sydpolen!<br />
KVA inspirationsdag Luleå - Per Olof<br />
Hulth 70<br />
35
2012-11-15<br />
KVA inspirationsdag Luleå - Per Olof<br />
Hulth 71<br />
South Pole 14 December 1911!<br />
2012-11-15<br />
KVA inspirationsdag Luleå - Per Olof<br />
Hulth 72<br />
36
2012-11-15<br />
*<br />
2012-11-15<br />
South Pole 18 January 1912!<br />
KVA inspirationsdag Luleå - Per Olof<br />
Hulth 73<br />
Nya Sydpolsstationen!<br />
KVA inspirationsdag Luleå - Per Olof<br />
Hulth 74<br />
37
2012-11-15<br />
2012-11-15<br />
KVA inspirationsdag Luleå - Per Olof<br />
Hulth 75<br />
Sven Lidström - Swedish winter over 2006/2007<br />
and 2011/2012<br />
KVA inspirationsdag Luleå - Per Olof<br />
Hulth 76<br />
38
2012-11-15<br />
2012-11-15<br />
Carlos Pobes 13/3/12<br />
KVA inspirationsdag Luleå - Per Olof<br />
Hulth 77<br />
KVA inspirationsdag Luleå - Per Olof<br />
Hulth 78<br />
39
2012-11-15<br />
2012-11-15<br />
KVA inspirationsdag Luleå - Per Olof<br />
Hulth 79<br />
KVA inspirationsdag Luleå - Per Olof<br />
Hulth 80<br />
Patrick Cullis South Pole 2009 July 28<br />
40
2012-11-15<br />
2012-11-15<br />
KVA inspirationsdag Luleå - Per Olof<br />
Hulth 81<br />
KVA inspirationsdag Luleå - Per Olof<br />
Hulth 82<br />
41
![Final Examination Paper for Electrodynamics-I [Solutions]](https://img.yumpu.com/21085948/1/184x260/final-examination-paper-for-electrodynamics-i-solutions.jpg?quality=85)
Change language