Elementaire deeltjes
Zéér kleine deeltjes, waaruit alle materie is opgebouwd. Zo bestaat elk atoom uit een hoeveelheid protonen, neutronen en elektronen. Het zijn de drie bekendste elementaire deeltjes.
De natuurkundigen zijn lang op zoek geweest naar de opbouw van de atomen. Dat elk atoom uit drie soorten deeltjes be staat was al enige tijd bekend. Maar er zijn meer dan drie elementaire deeltjes. In de loop der jaren werden steeds meer van die deeltjes ontdekt. De meeste elementaire deeltjes hebben maar een zeer kort leven. Vaak minder dan één mil jardste seconde! Twee elementaire deeltjes kunnen een bepaalde wisselwerking ondergaan. We noemen dat ook wel inter-aktie. Bij die wissel werking, dat inter-ageren van twee deeltjes, kunnen soms andere deeltjes ontstaan.
Er zijn vier soorten wisselwerkingen. De sterkste die bekend is heet gewoon de sterke wisselwerking. Een voorbeeld van de sterke wisselwerkingskracht is de kracht die de protonen en neutronen bij elkaar houdt in de kern van een atoom. Hij wordt ook wel de kernkracht genoemd. Hij werkt alleen op zeer kleine afstanden.
De tweede soort wisselwerking is de elektromagnetische wissel werking. Elektromagnetische krachten zorgen er voor dat de negatieve elektronen rond de positieve atoomkern draaien. De zwakke wisselwerking is de derde soort. Zwakke wisselwerkings krachten zijn bijvoorbeeld in het spel bij het uiteenvallen van radio-aktieve elementen. Ook de zwakke wisselwerkings kracht werkt alleen op zeer kleine afstanden.
De laatste wisselwerking is de gravitatie of zwaartekracht.
Het is de zwakste van de vier wisselwerkingen. Hoe komt het dat je er in het dagelijks leven het meest van merkt? Wel, gravitatie kan op flink grote afstanden werken. En omdat er dan zeer veel deeltjes in het spel zijn, is de uiteindelijke kracht behoorlijk groot.
Bij zo'n wisselwerking, zo'n interaktie, kunnen andere deel jes ontstaan. Dat gaat natuurlijk niet zo maar. Er moet aan bepaalde voorwaarden worden voldaan. Veel eigenschappen van deeltjes mogen niet veranderen. De totale hoeveelheid elek trische lading moet bijvoorbeeld gelijk blijven. Protonen hebben een positieve elektrische lading. Als twee protonen interageren kan er nooit maar één derde deeltjes ontstaan.
Er bestaan namelijk geen elementaire deeltjes met een twee keer zo grote lading als het proton. Zo zijn er nog meer eigenschappen van elementaire deeltjes die bij interakties niet mogen veranderen. Die eigenschappen worden quantum getallen genoemd. Quantum betekent zo veel als: een vaste hoeveelheid. Zo kan de elektrische lading van een elementair deeltje positief, nul, of negatief zijn. Is het deeltje positief geladen, dan heeft het altijd dezelfde lading als het proton. Elk negatief geladen elementair deeltje heeft de lading van het elektron. Neutrale elementaire deeltjes hebben helemaal geen elektrische lading, net zo als het neutron.
De elektrische lading van elementaire deeltjes kan dus maar drie verschillende waarden hebben. Zo is het ook met alle overige eigenschappen. Elk elementair deeltje heeft zo zes quantumgetallen.
Het zou te ver voeren als we hier alle elementaire deeltjes gingen noemen. Het zijn er namelijk nogal wat. Grof gesproken zijn er drie groepen van deeltjes. Het zijn baryonen, de mesonen en de leptonen.
Baryonen zijn zware deeltjes. Hiertoe behoren bijvoorbeeld de protonen en de neutronen. Die twee deeltjes komen in de kern ( nucleus) van een atoom voor. Ze worden daarom samen wel eens de nucleonen genoemd. Ze wegen weliswaar haast niets, maar voor een elementair deeltje zijn de behoorlijk zwaar.
Mesonen zijn middelzware deeltjes. Er zijn geen «bekende» deeltjes bij. De mesonen hebben wel vaak grappige namen. Zo zijn er bijvoorbeeld het K-meson en het pi-meson. Die werden op den duur kaonen en pionen genoemd.
Leptonen zijn de lichtste deeltjes. Het elektron is bij voorbeeld een lepton. Misschien heb je wel eens van neutrino's gehoord. Dat zijn ook leptonen. De leptonen hebben nog een aparte eigenschap. Ze zijn wŠl gevoelig voor de zwakke wisselwerkingskrachten, maar niet voor de sterke.
Deeltjes die de sterke wisselwerking wŠl voelen worden wel eens hadronen genoemd. Alle baryonen en mesonen zijn hadro nen.
Een aparte groep elementaire deeltjes zijn de anti-deeltjes.
Bijna ieder elementair deeltje heeft zijn eigen anti-deeltje.
Een anti-deeltje heeft dezelfde massa als het gewone deeltje.
Enkele andere eigenschappen zijn ook gelijk. Maar de elek trische lading is precies tegenovergesteld. Zo is het anti proton negatief geladen. Het anti-elektron juist positief.
Behalve de elektrische lading zijn er nog wel enkele andere verschillen tussen deeltjes en anti-deeltjes.
Er zijn twee elementaire deeltjes die hun eigen anti-deeltje zijn. Eén daarvan is het foton. Fotonen zijn lichtdeeltjes.
Ze hebben geen elektrische lading. De fotonen vormen eigen lijk een heel aparte groep. Ze horen niet bij de hadronen, maar ook niet bij de leptonen.
Je zult inmiddels wel door hebben dat er zeer veel elemen taire deeltjes bestaan. In de afgelopen jaren is er steeds meer onderzoek naar de elementaire deeltjes verricht. Men vond toen dat alle elementaire deeltjes uit drie soorten nóg kleinere deeltjes zijn opgebouwd. Die deeltjes worden quarks genoemd. Niemand heeft er ooit een gezien. We kunnen alleen theoretisch afleiden dat ze bestaan. Je begrijpt dat
ÉÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍ»
º e l e m e n t a i r e d e e l t j e s º
º---------------------------------------------------------º
º LEPTONEN ³ HADRONEN º
º ³ º
º Voelen géén sterke ³ Voelen wél sterke wisselwerking º
º wisselwerking ³----------------------------------º
º ³ MESONEN ³ BARYONEN º
º ³ ³ º
º lichte deeltjes ³ middelzware ³ zware deeltjes º
º ³ deeltjes ³ º
º ³ ³ º
º ³ ³ º
º Voorbeelden: ³ ³ Voorbeelden: º
º elektron ³ ³ proton º
º neutrino ³ ³ neutron º
ÈÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍͼ
de natuurkundigen in hun nopjes waren. Als alle elementaire deeltjes uit drie soorten quarks bestonden, waren de quarks natuurlijk de echte elementaire deeltjes! Het hele heelal zou dan maar uit drie soorten deeltjes zijn opgebouwd. In de loop van de jaren werden er echter steeds meer quarks ontdekt.
Het ging met de quarks al net zo als met de elementaire deeltjes zelf.
Omdat quarks niet «alleen» kunnen bestaan, maar altijd in groepjes voorkomen, kunnen we ze niet echt elementaire deeltjes noemen. Het onderzoek op dit gebied is nog lang niet afgesloten.
Opmerking: lees zo nodig ook het verhaal bij ONTBREKENDE LINK/TEKST