Spacepage
Kosmische achtergrondstraling

Kosmische achtergrondstraling

Regens van kosmische stralen worden voortdurend op de Aarde uitgestort. We kunnen er niet aan ontkomen, zelfs niet als we binnenshuis gaan zitten, want kosmische straling is in staat dwars door bakstenen en cement heen te dringen. Kosmische stralen zijn deeltjes met een ongelooflijke energie, die van buiten en van in ons zonnestelsel komen. Hoewel ze stralen worden genoemd, lijken kosmische stralen niet op lichtstralen of hun tegenhangers met hogere energie, de X-stralen en gamma-stralen. Want dat zijn alle stralingen met een golfkarakter: elektro-magnetische golven. Kosmische straling daarentegen bestaan uit deeltjes. Ze hebben een hoeveelheid energie die vele malen groter is dan de energie die de mens zijn kunstmatig versnelde deeltjes kan geven. In Genève heeft men deze deeltjes al kunnen produceren met een energie van 30 000 miljoen elektron-volt. De energie van de kosmische straling wordt echter geschat tussen de 10 miljoen en triljoenen elektron-volt, dat is zo'n 100 miljoen maal rijker dan de mens ze kan produceren. Kosmische straling werd oorspronkelijk ontdekt in het begin van de 20ste eeuw toen wetenschappers proeven deden met X-stralen, radioactiviteit en elektrische ontladingen door gassen. Eén van de meetinstrumenten was de goudbladtelescoop: 2 dunne gouden blaadjes die, als er elektrische lading op aangebracht werd, elkaar afstoten en wijd uiteen gaan staan. Hoever ze uiteenstaan, hangt af van de lading die ze ontvangen hebben. De goudbladtelescoop was gewoonlijk geïsoleerd, zodat de lading op de goudbladen niet kon weglekken. Maar als hij geplaatst werd in een baan van X-stralen, of stralen van een blok radioactief materiaal, dan klapten de 2 bladen van de telescoop tegen elkaar. Dit gebeurde omdat de straling de lucht om de telescoop had geïoniseerd. De positieve lading werd van de negatieve lading gescheiden en de lucht werd in staat gesteld, door geleiding, de lading van de bladen te laten wegvloeien.

De kosmische achtergrondstraling is isotroop aan ruwweg één deel in 100 000: de effectieve waarde variaties zijn slechts 18 µK. De Far-Infrared Absulute Spectrophotometer (FIRAS) instrument op de NASA COsmic Background Explorer (COBE) satelliet heeft het spectrum van de kosmische achtergrondstraling nauwkeurig opgemeten. FIRAS vergeleek de kosmische achtergrondstraling met een refererend zwart lichaam en kon geen verschil zien in hun spectra. Elke afwijking van de zwarte lichaamsvorm kan nog steeds niet gedetecteerd worden in het spectrum van de kosmische achtergrondstraling over een golflengte van 0,5 tot 5 mm en een effectieve waarde moet hebben van hoogstens 50 deeltjes per miljoen (0,005%) van de maximale helderheid van de kosmische achtergrondstraling. Dit zorgde ervoor dat het spectrum van de kosmische achtergrondstraling het meest precieze gemeten zwarte lichaam spectrum in de natuur is.

De kosmische achtergrondstraling werd voor het eerst voorspeld in 1948 door George Gamow, Ralph Alpher en Robert Herman. Alpher en Herman konden de temperatuur van de kosmische achtergrondstraling 5K bepalen. Ongeveer twee jaar later was hun schatting 28K. Er waren rond deze tijd vele schattingen van de temperatuur van het heelal en deze hadden te lijden onder twee gebreken. Als eerste waren het metingen van de effectieve temperatuur van de ruimte en hield men geen rekening met het feit dat de ruimte gevuld was met een thermisch Planck spectrum. Als tweede waren ze afhankelijk van onze speciale plaats aan de rand van de Melkweg en hielden geen rekening met het feit dat de straling isotroop is. Voorts zouden zij zeer verschillende voorspellingen uitkomen als de Aarde op een andere plaats was in ons heelal.

Het standaard hete Big Bang model van het heelal vereist dat de initiële eigenschappen van het universum een willekeurig Gaussian veld met een bijna schaalinvariante of Harrison-Zel'dovich spectrum omvat. Dit is bijvoorbeeld de voorspelling van het kosmische inflatie model. Dit betekent dus dat de initiële staat van het universum willekeurig is, maar in een duidelijk gespecificeerde manier waarin de amplitude van het ongerepte niet-homogene karakter 10-5 is. Daarom moeten de zinvolle verklaringen over de niet-homogeniteit in het universum statistisch van aard zijn.. Dit leid tot de kosmische variante waarin de onzekerheden in de schommelingen van de grootste schaalschommeling die in het heelal waargenomen wordt moeilijk zijn om precies te vergelijken met de theorie.

Guidestar magazine

Ontvang de Guidestar in uw mailbox
Inschrijven
Uitschrijven

Steun Spacepage!

Spacepage wordt aan onze bezoekers blijvend gratis aangeboden maar om de hoge kosten om de site online te houden te drukken moeten we wel het nodige budget kunnen verzamelen. Ook jij kunt uw bijdrage leveren door Spacepage en Guidestar te ondersteunen met uw donatie zodat we u blijvend kunnen voorzien van nieuws, artikelen en ons digitaal magazine.

Nog 60% tot doel

Sociale netwerken

Naar boven