Lezing over de Oerknal voor een groep negen- en tien-jarige hoogbegaafde kinderen op de Leonardoschool in Venlo.

1. De Oerknal
Marcel Vonk
Leonardoschool Venlo, 30 september 2013

2. 2/107
Waar gaat het vandaag over?
Vragen, vragen, vragen…
• Hoe groot is het heelal?
• Hoe oud is het heelal?
• Wat is er buiten de rand?
• Wat was er voor het begin?
• …

3. 3/107
Waar gaat het vandaag over?
Op sommige vragen weten we het
antwoord, op andere niet.
We gaan het hebben over welke
antwoorden we weten, en hoe we die
ontdekt hebben.

4. 4/107
Het programma…
1. Hoe doe je onderzoek?
2. Wat weten we over het
allergrootste en allerkleinste in het
heelal?
3. Edwin Hubble en het uitdijende
heelal
4. Terug in de tijd: de oerknal

5. 1. HOE DOE JE
ONDERZOEK?

6. 6/107
Hoe doe je onderzoek?
Je loopt door de bergen en ziet een
grot…
Wat zou er in de grot zijn?

7. 7/107
Hoe doe je onderzoek?
Een beer!

8. 8/107
Hoe doe je onderzoek?
Een verborgen stad!

9. 9/107
Hoe doe je onderzoek?
Een goudmijn!

10. 10/107
Hoe doe je onderzoek?
Helemaal niets…

11. 11/107
Hoe doe je onderzoek?
Met fantasie alleen komen we er niet!
Om achter de waarheid te komen
moeten we een experiment doen!

12. 12/107
Hoe doe je onderzoek?
Voor sommige vragen is het direct
duidelijk welk experiment we moeten
doen.
Zouden stenen op
het water kunnen
drijven?

13. 13/107
Hoe doe je onderzoek?
Voor sommige vragen is het direct
duidelijk welk experiment we moeten
doen.

14. 14/107
Hoe doe je onderzoek?
Voor sommige vragen is het direct
duidelijk welk experiment we moeten
doen.
Hmmm… Nee, dus.

15. 15/107
Hoe doe je onderzoek?
Voor andere vragen is dat veel
lastiger…
Wat zou er in deze
kist zitten?

16. 16/107
Hoe doe je onderzoek?
In dat geval bedenk je eerst een
theorie.
Hij zal wel niet voor
niets op slot zitten…
Misschien zit er goud in!

17. 17/107
Hoe doe je onderzoek?
Let op: in tegenstelling tot fantasie is
een theorie altijd ergens op gebaseerd!
Hij zal wel niet voor
niets op slot zitten…
Misschien zit er goud in!

18. 18/107
Hoe doe je onderzoek?
Als je eenmaal een theorie hebt, kun je
experimenten doen om te kijken of er
niets mis mee is.

19. 19/107
Hoe doe je onderzoek?
Als je eenmaal een theorie hebt, kun je
experimenten doen om te kijken of er
niets mis mee is.
BIEP!

20. 20/107
Hoe doe je onderzoek?
Zolang de experimenten de theorie
bevestigen kun je blijven aannemen dat
die klopt…
Zie je wel… Misschien zit
er echt goud in!

21. 21/107
Hoe doe je onderzoek?
En als de experimenten de theorie
tegenspreken geven ze vaak
aanwijzingen voor een nieuwe theorie!
De kist is veel te licht…
Zouden er waardevolle
documenten in zitten?

22. 22/107
Hoe doe je onderzoek?
Op precies dezelfde manier gaat
wetenschap in zijn werk. Zo vinden we
steeds meer antwoorden op vragen…
…al weten we nooit helemáál zeker of
het antwoord ook klopt!

23. 2. GROOT EN KLEIN

24. 24/107
Groot en klein
“Hoe groot is het heelal?”

25. 25/107
Groot en klein
“Hoe groot is het heelal?”
We weten het antwoord niet, omdat we
niet ver genoeg kunnen kijken!
(Straks meer daarover…)

26. 26/107
Groot en klein
“Hoe groot is het zichtbare
heelal?”

27. 27/107
Groot en klein
We vergroten het beeld steeds 10x…
1 meter

28. 28/107
Groot en klein
We vergroten het beeld steeds 10x…
10 meter

29. 29/107
Groot en klein
We vergroten het beeld steeds 10x…
100 meter

30. 30/107
Groot en klein
We vergroten het beeld steeds 10x…
1000 meter
(1 kilometer)

31. 31/107
Groot en klein
We vergroten het beeld steeds 10x…
10.000 meter
(10 kilometer)

32. 32/107
Groot en klein
We vergroten het beeld steeds 10x…
100.000 meter
(100 kilometer)

33. 33/107
Groot en klein
We vergroten het beeld steeds 10x…
1.000.000 meter
(1000 kilometer)

34. 34/107
Groot en klein
We vergroten het beeld steeds 10x…
10.000.000 meter
(10.000 kilometer)

35. 35/107
Groot en klein
We vergroten het beeld steeds 10x…
100.000.000 meter
(100.000 kilometer)

36. 36/107
Groot en klein
We vergroten het beeld steeds 10x…
1.000.000.000 meter
(1 miljoen kilometer)

37. 37/107
Groot en klein
We vergroten het beeld steeds 10x…
10.000.000.000 meter
(10 miljoen kilometer)

38. 38/107
Groot en klein
We vergroten het beeld steeds 10x…
100.000.000.000 meter
(100 miljoen kilometer)

39. 39/107
Groot en klein
We vergroten het beeld steeds 10x…
1.000.000.000.000 meter
(1 miljard kilometer)

40. 40/107
Groot en klein
We vergroten het beeld steeds 10x…
10.000.000.000.000 meter
(10 miljard kilometer)

41. 41/107
Groot en klein
We vergroten het beeld steeds 10x…
100.000.000.000.000 meter
(100 miljard kilometer)

42. 42/107
Groot en klein
We vergroten het beeld steeds 10x…
1.000.000.000.000.000 meter
(1 biljoen kilometer)

43. 43/107
Groot en klein
We vergroten het beeld steeds 10x…
10.000.000.000.000.000 meter
(1 lichtjaar)

44. 44/107
Groot en klein
We vergroten het beeld steeds 10x…
100.000.000.000.000.000 meter
(10 lichtjaar)

45. 45/107
Groot en klein
We vergroten het beeld steeds 10x…
1.000.000.000.000.000.000 meter
(100 lichtjaar)

46. 46/107
Groot en klein
We vergroten het beeld steeds 10x…
10.000.000.000.000.000.000 meter
(1000 lichtjaar)

47. 47/107
Groot en klein
We vergroten het beeld steeds 10x…
100.000.000.000.000.000.000 meter
(10.000 lichtjaar)

48. 48/107
Groot en klein
We vergroten het beeld steeds 10x…
1.000.000.000.000.000.000.000 meter
(100.000 lichtjaar)

49. 49/107
Groot en klein
We vergroten het beeld steeds 10x…
10.000.000.000.000.000.000.000 meter
(1 miljoen lichtjaar)

50. 50/107
Groot en klein
We vergroten het beeld steeds 10x…
100.000.000.000.000.000.000.000 meter
(10 miljoen lichtjaar)

51. 51/107
Groot en klein
We vergroten het beeld steeds 10x…
1.000.000.000.000.000.000.000.000 meter
(100 miljoen lichtjaar)

52. 52/107
Groot en klein
Veel verder dan dit kunnen we niet
kijken. (Straks meer daarover…)
Laten we, voor we verder gaan, ook
nog eens de andere kant op kijken.

53. 53/107
Groot en klein
Nu verkleinen we steeds 10x…
1 meter

54. 54/107
Groot en klein
Nu verkleinen we steeds 10x…
0,1 meter
(10 centimeter)

55. 55/107
Groot en klein
Nu verkleinen we steeds 10x…
0,01 meter
(1 centimeter)

56. 56/107
Groot en klein
Nu verkleinen we steeds 10x…
0,001 meter
(1 millimeter)

57. 57/107
Groot en klein
Nu verkleinen we steeds 10x…
0,0001 meter
(100 micrometer)

58. 58/107
Groot en klein
Nu verkleinen we steeds 10x…
0,000.01 meter
(10 micrometer)

59. 59/107
Groot en klein
Nu verkleinen we steeds 10x…
0,000.001 meter
(1 micrometer)

60. 60/107
Groot en klein
Nu verkleinen we steeds 10x…
0,000.0001 meter
(100 nanometer)

61. 61/107
Groot en klein
Nu verkleinen we steeds 10x…
0,000.000.01 meter
(10 nanometer)

62. 62/107
Groot en klein
Nu verkleinen we steeds 10x…
0,000.000.001 meter
(1 nanometer)

63. 63/107
Groot en klein
Nu verkleinen we steeds 10x…
0,000.000.0001 meter
(100 picometer)

64. 64/107
Groot en klein
Nu verkleinen we steeds 10x…
0,000.000.000.01 meter
(10 picometer)

65. 65/107
Groot en klein
Nu verkleinen we steeds 10x…
0,000.000.000.001 meter
(1 picometer)

66. 66/107
Groot en klein
Nu verkleinen we steeds 10x…
0,000.000.000.0001 meter
(100 femtometer)

67. 67/107
Groot en klein
Nu verkleinen we steeds 10x…
0,000.000.000.000.01 meter
(10 femtometer)

68. 68/107
Groot en klein
Nu verkleinen we steeds 10x…
0,000.000.000.000.001 meter
(1 femtometer)

69. 69/107
Groot en klein
Nu verkleinen we steeds 10x…
0,000.000.000.000.0001 meter
(100 attometer)

70. 70/107
Groot en klein
De “soep” die we zien bestaat uit
elementaire deeltjes: quarks, gluonen,
neutrino’s, elektronen, en nog meer
deeltjes met mooie namen.

71. 71/107
Groot en klein
Met de grootste “microscopen” kunnen
we nog zo’n vier plaatjes verder
inzoemen, en vinden dan nieuwe
deeltjes zoals het Higgs-boson.

72. 3. HET UITDIJENDE
HEELAL

73. 73/107
Het uitdijende heelal
“Hoe oud is het heelal?”

74. 74/107
Het uitdijende heelal
“Hoe oud is het heelal?”
Edwin Hubble ontdekte in 1929 het
antwoord op deze vraag.

75. 75/107
Het uitdijende heelal
In het kort:
1. Aan het licht van een ster kunnen we
zien hoe snel die beweegt
2. Alle verre sterrenstelsels blijken van
ons af te bewegen.
3. Je kunt daarmee uitrekenen hoe oud
het heelal is!

76. 76/107
Het uitdijende heelal
Wit licht bestaat eigenlijk uit alle
kleuren van de regenboog.

77. 77/107
Het uitdijende heelal
Wit licht bestaat eigenlijk uit alle
kleuren van de regenboog.

78. 78/107
Het uitdijende heelal
Het licht van een ster bevat niet alle
kleuren…
…sommige worden tegengehouden.

79. 79/107
Het uitdijende heelal
Licht is een golf, net als geluid.
Rood licht Lange golf Laag geluid
Blauw licht Korte golf Hoog geluid

80. 80/107
Het uitdijende heelal
Christian Doppler ontdekte in 1842 een
belangrijke eigenschap van geluids- en
lichtgolven.

81. 81/107
Het uitdijende heelal
Het Doppler-effect:

82. 82/107
Het uitdijende heelal
Het Doppler-effect voor licht:

83. 83/107
Het uitdijende heelal
Edwin Hubble bepaalde op die manier
van heel veel sterrenstelsels de
snelheid.
Hij vond een heel verrassend resultaat!

84. 84/107
Het uitdijende heelal
Bijna alle sterrenstelsels bewegen van
ons af!
Het heelal dijt uit!

85. 85/107
Het uitdijende heelal
Nog bijzonderder: hoe verder het
sterrenstelsel, hoe sneller het weg
beweegt!
Twee keer zo ver, twee keer zo snel.

86. 86/107
Het uitdijende heelal
Twee keer zo ver, twee keer zo snel…
Wat leren we daaruit over het verleden?
Tijd voor een experiment!

87. 87/107
Het uitdijende heelal
Alle materie in het heelal is uit één
punt voortgekomen – een soort van
explosie, dus!
De oerknal

88. 88/107
Het uitdijende heelal
Omdat we de snelheden en afstanden
van de sterren weten, kunnen we
uitrekenen hoe lang de oerknal geleden
is.
Ongeveer 13.800.000.000 jaar!

89. 89/107
Het uitdijende heelal
Twee opmerkingen voor we verder
gaan…
1) Het licht beweegt met zo’n 300.000
kilometer per seconde.

90. 90/107
Het uitdijende heelal
We kunnen dus niet verder kijken dan
13,8 miljard lichtjaar – zo’n
130.000.000.000.000.000.000.000
kilometer!
Daarom weten we niet precies hoe
groot het heelal is.

91. 91/107
Het uitdijende heelal
Opmerking 2: het lijkt alsof alles van
ons vandaan beweegt…
…maar dat wil niet zeggen dat wij het
middelpunt van het heelal zijn!

92. 4. DE OERKNAL

93. 93/107
De oerknal
Hoe zag het heelal er vlak na de
oerknal uit?
Om te beginnen: heel warm!

94. 94/107
De oerknal
Als het warm is gaan dingen stuk.

95. 95/107
De oerknal
Er waren vlak na de oerknal dus geen
sterren en sterrenstelsels…

96. 96/107
De oerknal
…of zelfs moleculen en atomen…

97. 97/107
De oerknal
…maar alleen maar quarks, gluonen
en elektronen.
“quark-gluonplasma”

98. 98/107
De oerknal
…maar alleen maar quarks, gluonen
en elektronen.
“oersoep”

99. 99/107
De oerknal
Tijdens het uitdijen is het heelal
afgekoeld en is alle structuur ontstaan
die we nu zien.

100. 100/107
De oerknal
De straling die vlak na de oerknal
ontstond kunnen we nog steeds zien!

101. 101/107
De oerknal
Uit deze achtergrondstraling leren we
nog altijd heel veel over het ontstaan
van het heelal.

102. 102/107
De oerknal
Er zijn nog heel veel dingen die we nog
niet weten…
Hoe groot is het
heelal?

103. 103/107
De oerknal
Er zijn nog heel veel dingen die we nog
niet weten…
Heeft het heelal een
rand?

104. 104/107
De oerknal
Er zijn nog heel veel dingen die we nog
niet weten…
Was er iets voor de
oerknal?

105. 105/107
De oerknal
Er zijn nog heel veel dingen die we nog
niet weten…
Houdt het heelal ooit
op met uitdijen?

106. 106/107
De oerknal
Kortom: genoeg redenen om verder
onderzoek te blijven doen!

107. 107/107
De oerknal