Cursus hoge-energie-astrofysica

Cursus hoge-energie-astrofysica
Lesgever: Walter Simons

Deze reeks bestaat uit 8 lessen van 1,5 uur.
Om deze cursus te volgen, dien je lid te zijn van Urania.

Lees meer...
€40,00 Incl. btw
+ -
Toevoegen aan winkelwagen

Lessenreeks hoge-energie-astrofysica

Lesgever: Walter Simons

Hoge-energie-astrofysica is de laatste jaren een hot topic geworden, vooral nadat waarnemingen van gravitatiegolven en hoogenergetische neutrino’s, aangevuld door de traditionele astronomie met elektromagnetische golven, het tijdperk van de ‘multi-messenger astronomy’ hadden ingeluid.

Deze tak van de wetenschap, waarin  deeltjesfysica, ‘klassieke’ sterrenkunde en kosmologie samenvloeien, bedient zich van grootse experimentele technieken, gebaseerd op elektromagnetische straling van radiogolven tot röntgenstralen, metingen van geladen kosmische stralen, gammastralen en neutrino’s en interferometrische methoden. Grote detectieparken over de hele wereld, satellieten en astronomische observatoria peilen naar de herkomst, de samenstelling en de versnellingsmechanismen van galactische en extragalactische kosmische stralen en gammastralen van hoge energie (tot boven 1020 eV), die gigantische afstanden afleggen en onze aarde voortdurend bombarderen, alsook de thermische en niet-thermische astrofysische processen waaraan ze bij hun bronnen en tijdens hun propagatie door de interstellaire ruimte onderhevig zijn.  Deze straling wordt doorgaans gegenereerd in extreme omstandigheden, met diepe gravitationele potentialen, zoals sterke magneetvelden en dito zwaartekracht, supernucleaire dichtheden, processen met relativistische deeltjes, condities die op aarde niet te bereiken zijn en die de bronnen ervan tot ware ‘kosmische laboratoria’ maken. De hoge-energie-astrofysica opent ultieme vensters op het universum en kan o.m. het vermoeden bevestigen dat het standaardmodel der elementaire deeltjes niet de ultieme theorie is maar een soort laagenergetische limiet van een meer fundamentele theorie…

In deze cursus  worden systematisch de verschillende stralings- en astrofysische interactieprocessen besproken, alsook de soorten objecten en fenomenen binnen en buiten de Melkweg die door tal van ruimtetelescopen en observatoria over de hele wereld werden ontdekt en die als kosmische acceleratoren in aanmerking komen. Ook de detectiemethoden voor kosmische stralen en de reeds bestaande en in de naaste toekomst geplande detectietechnieken, met speciale aandacht voor hoogenergetische gammastralen-, neutrino- en gravitatiegolvenastronomie, komen ruimschoots aan bod.

Deze lessenreeks beslaat 16 lessen, waarvan deel 1 (8 lessen) in het voorjaar van 2021 gegeven werd. 

Deel 2 wordt gegeven in het najaar 2021 (start in oktober)

 

Cursusinhoud DEEL 2: 

In de eerste module van deze cursus werd al gewezen op de voornaamste problemen die het onderwerp vormen van het hedendaagse astrofysische onderzoek: de bronnen van de kosmische deeltjes die we op aarde registreren en de versnellingsmechanismen die hen opdrijven tot extreme energieën. Het betreft energieën vele grootteorden hoger dan wat met acceleratoren zoals de LHC of Tevatron kan bereikt worden. We besteden ruim aandacht aan de oorspronkelijk door Fermi geformuleerde mechanismen, de schokgolven verwekt door supernovaresten en aan de astrofysische objecten zoals actieve melkwegstelsels met supermassieve zwarte gaten, hot spots van radiogalaxieën, accretiemechanismen en pulsarwinden, die eveneens aanleiding geven tot enorme energieën. De UHECR (ultra-hoogenergetische kosmische stralen), die aan de basis liggen van de tweede (of derde) knik in het energiespectrum (de ‘enkel’), behoren tot de belangrijkste onderwerpen van de moderne astro(deeltjes)fysica.

Geladen partikels worden op hun weg over onmetelijke afstanden afgebogen door galactische en/of extragalactische magneetvelden in het interstellaire medium (ISM). Er wordt dan ook aandacht besteed aan de eigenschappen van het ISM, de magneetvelden, de dynamica van deze deeltjes en de energieverliezen die ze lijden op hun lange tocht.

Bij hun aankomst aan de bovenrand van de aardatmosfeer verwekken kosmische stralen cascades van secundaire deeltjes, die door tal van observatoria, verspreid over de wereld, worden gedetecteerd met vernuftige apparatuur. Dit alles, inbegrepen de fysica van de detectiemethoden, wordt uitgebreid besproken, alsook de soms spectaculaire ontdekkingen die in deze instituten gedaan zijn in de laatste decennia en tot op vandaag.

Een en ander vormt reeds de inhoud van volgende modules van de cursus, waarin ook de astrofysica aan bod zal komen van hoogenergetische gammastralen en neutrino’s, die niet door magneetvelden afgebogen worden en eveneens belangwekkende informatie geven over het universum. De meest recente resultaten met gravitatiegolven vormen het sluitstuk.

 

Cursusinhoud DEEL 1 

Onderwerpen en belang van hoge-energie-astrofysica – Golflengtebanden, energieën, eenheden – Multi-messenger-astronomie – Effectieve doorsnede – Elementaire deeltjes – Standaardmodel - Vervalschema’s

 

Stralingsprocessen

Straling van versnelde geladen deeltjes - Bremsstrahlung - Cyclotron-en synchrotronstraling - Fluorescentie

 

Interactieprocessen

Foto-elektrische absorptie – Thomson- en Compton-verstrooiing – Inverse Compton-verstrooiing – Synchrotron-self-Compton-straling - Sunyaev-Zel’dovich-effect – Čerenkov-effect – Elektron-positron-paarproductie

 

Hoogenergetische processen in de Melkweg

Magnetische velden – Nova’s en supernova-explosies – Supernovaresten - Schokgolven - Neutronensterren en pulsars – Millisecondenpulsars – Pulsarwinden -  Magnetars -  Zwarte gaten – Accretie en jets – Eddington-accretielimiet – Röntgendubbelsterren – Het centrum van de Melkweg

 

Kosmische stralen en hoogenergetische gammastralen

Versnellingsmechanismen - Energiespectrum - Knie- en enkelregionen – Ultra-hoogenergetische kosmische stralen – GZK-cut-off – Elektromagnetische en hadronische atmosferische cascades

 

Extragalactische hoge-energie-astrofysica

Actieve galactische kernen – Supermassieve zwarte gaten – Radiogalaxieën – Quasars en Seyfert-galaxieën – Gammaflitsen – Straling uit clusters van galaxieën

 

Neutrino-astronomie

Zonneneutrino’s - Hoogenergetische neutrino’s – Neutrino-oscillaties en massabepaling

 

Gravitatiegolven

Bestaande en toekomstige detectoren ondergronds en in de ruimte – Connecties met het vroege heelal

 

Instrumentatie

Satellieten, grondstations en ondergrondse stations voor hoge-energie-astrofysica (verdeeld over de verschillende hoofdstukken)

De lessen ter plaatse gaan door op donderdagavond, van 20 u. tot 22 u. Start op donderdag 14 oktober 2021. 

CURSUSKOST (DEEL 2)

LOKAAL-PAS : 25 euro 

VIDEO-PAS: 40 euro (dit is inclusief toegang tot alle online lessen van deel 1, gegeven in cursusjaar 2020 - 2021)

COMBI-PAS: 50 euro (dit is inclusief toegang tot alle online lessen van deel 1, gegeven in cursusjaar 2020 - 2021)

 

Kan zowel ONLINE gevolgd worden als TER PLAATSE (LOKAAL-PAS) of COMBINATIE van beiden (COMBI-PAS). Het aantal plaatsen in LOKAAL- en COMBI-PAS is beperkt omwille van de corona-maatregelen.

Als je inschrijft voor deze cursus, ontvang je per e-mail alle verdere informatie.   

Om deze cursus te volgen, dien je lid te zijn van Urania.