Kosmos geeft bèta-onderwijs uitstraling

Nieuws | de redactie
17 augustus 2007 | Als scholieren zelfs in de zomervakantie aan hun deeltjesdetector komen bouwen op de bètafaculteit, weet Charles Timmermans dat hij goed zit: hij heeft er weer een paar enthousiast gemaakt voor de natuurkunde. De Nijmeegse onderzoeker is gefascineerd door kosmische straling en wist een vorm te bedenken die scholieren aanspreekt.

Het begon vijf jaar geleden met skiboxen vol meetapparatuur op het dak van twee scholen. Inmiddels is HiSPARC uitgegroeid tot een landelijk netwerk waaraan 36 scholen meedoen en  ‘die vormen samen de grootste detector van het noordelijk halfrond.’

Net zo moeilijk als Frans
Voor zijn inspanningen voor HiSPARC kreeg Timmermans eind juli de Outreach Prize van de European Physical Society, een prijs die bedoeld is om deeltjesfysica bekender te maken bij het grote publiek. Jaarlijks zijn nu zo’n honderd scholieren bezig met de detectoren op het dak van hun school. Ze brengen de theoretische natuurkunde die ze in de klas geleerd hebben in de praktijk en maken er profielwerkstukken over. ‘Zo krijgt het vak meer uitstraling’, denkt Timmermans. ‘Natuurkunde is weliswaar geen makkelijk vak, maar wel een heel leuk vak. En wat is moeilijk? Het is in principe net zo moeilijk als Frans, het is maar net waar je aanleg voor hebt.’

Op de bètafaculteit in Nijmegen staat een deeltjesdetector die heel inzichtelijk maakt hoeveel kosmische straling er ieder moment op ons afkomt. In een kist met glazen zijkanten zitten boven elkaar veertig elektrisch geladen platen, op ongeveer een centimeter afstand van elkaar. Tussen de platen zit gas. Elke keer als elementair een deeltje de kist raakt en er doorheen schiet, is dat te zien doordat een vonkje overspringt van de ene naar de andere plaat. Ieder passerend deeltje trekt zo een spoor van vonkjes door de kist, en dat gebeurt tientallen keren per minuut.

Wat kosmische straling precies is en waar ze vandaan komt, daar is de wetenschap nog lang niet uit. ‘We weten dat een deel van de straling van de zon komt’, legt Timmermans uit. ‘Dan heb je het over de deeltjes met lage energieën. Ook zijn er deeltjes die van supernova’s komen, sterren die plotseling heel fel stralen en dan langzaam weer afzwakken. Maar waar de deeltjes met extreem hoge energie vandaan komen? We weten het niet, evenmin als we weten hoe ze die energie gekregen hebben.’

Gezond soort wetenschappelijke competitie
Om de deeltjes te kunnen doorgronden, hebben wetenschappers gegevens nodig, heel veel gegevens. Over de richting van de straling, over de zwaarte van de deeltjes, over de energetische lading. En daar komt HiSPARC om de hoek kijken. De meetapparatuur op de schooldaken levert een continue stroom van informatie op. De leerlingen gaan met die gegevens aan de slag en delen ze via internet ook met de andere scholen. ‘Je merkt dat langzaamaan een gezond soort wetenschappelijke competitie aan het ontstaan is’, zegt Timmermans. ‘Iedereen wil de eerste zijn die een deeltje met bijvoorbeeld heel hoge energie ontdekt, maar tegelijkertijd hebben ze elkaar ook allemaal nodig.’

De gegevens van HiSPARC zijn de eerste jaren vooral gebruikt om de detectoren te testen, maar dit jaar gaat er voor het eerst een promovendus aan de slag met de gegevens. En hoe eenvoudig de opstelling met de skiboxen op schooldaken ook is, hij kan de vergelijking met andere netwerken zeker aan.‘In Argentinië staat het Auger Observatorium, een professionele detector voor kosmische straling met een oppervlakte van 3000 vierkante kilometer. Dat is heel groot, maar toch heeft HiSPARC een voordeel ten opzichte van Auger: de grootste afstand tussen twee detectoren is bij ons meer dan honderd kilometer terwijl dat bij Auger maximaal vijftig kilometer is. En daardoor kunnen wij weer andere aspecten van de kosmische straling meten.’

Compacte kastjes voor nieuwe detectoren
HiSPARC groeit nog steeds, zowel in geografische als in wetenschappelijke omvang. Het project is onderdeel van Eurocosmics, waaraan ook onder meer Zweedse en Deense scholen meedoen. Ook een samenwerking met Duitse scholen ligt in het verschiet. Daarnaast werkt Timmermans aan een nieuwe manier van deeltjesdetectie, met behulp van radioantennes. Hij hoopt dat de eerste Nederlandse scholen daar in 2008 mee kunnen gaan werken. ‘Die detectoren zijn vooral geschikt om deeltjes met heel hoge energielading te meten. We maken er een heel compact kastje voor zodat het nauwelijks extra ruimte inneemt. Dat kastje is op het dak van een school te gebruiken maar ook op de pampa in Argentinië, bij het Auger Observatorium.