Hoge energie fysica

[Akilina]

Ik heb zo’n twee jaar scheikunde gehad op school. Dus ik weet geloof ik wel een heel klein beetje iets af van hoe een atoom opgebouwd is:

Als ik het goed begrijp bestaat een atoom uit een kleine positief geladen kern waarin zich protonen en neutronen bevinden, met daaromheen een soort van wolk die bestaat uit negatief geladen elektronen.
Ik weet verder dat men de verschillende soorten atomen (de elementen) onderscheidt door te kijken naar het vaste aantal protonen van een atoom. Daarnaast weet ik ook dat het aantal protonen en neutronen dat aanwezig is in een atoomkern niet gelijk hoeft te zijn, maar dat dit vaak verschilt en men zo’n atoom dan een isotoop noemt.
Ook ben ik me er van bewust dat een atoom neutraal is als het aantal protonen gelijk is aan het aantal elektronen. Het atoom wordt daarentegen als ion gezien als het beschikt over een verschillend aantal protonen en elektronen. Ten slotte weet ik ook dat ionen met een gelijke lading elkaar afstoten en ionen met een tegengestelde lading elkaar aantrekken, waardoor er altijd weer een soort van evenwicht is bij materie.

Maar nu ben ik heel erg geïnteresseerd in de subatomaire deeltjes van een atoom. Ik heb hier al informatie over gezocht op het internet, waar ik wel iets wijzer van ben geworden, maar waarvan de inhoud soms erg moeilijk te begrijpen is voor een leek zoals mij.

Een aantal dingen die ik begrepen heb van de verdere opbouw van het atoom is dat de protonen, neutronen en elektronen vanzelfsprekend ook subatomaire deeltjes zijn, die weer opgebouwd zijn uit quarks. En dat men verder subatomaire deeltjes indeelt in elementaire en samengestelde deeltjes. En dat er verder een groot onderscheid gemaakt wordt tussen bosonen (die tijdelijk zijn van aard voor het overbrengen van krachten) en fermionen (dat materiedeeltjes zijn waaruit het universum is opgebouwd). Dit klinkt verder allemaal wel logisch en begrijpelijk, maar als het verder gaat dan dit, wordt het lastig. Welke deeltjes er dus verder allemaal bestaan en wat het onderlinge verband en nut is, weet ik dus niet. Dus als iemand dit misschien in beknopte termen op een voor mij begrijpelijke manier zou kunnen uitleggen, dan zou dit heel interessant zijn.

Maar mijn hoofdvraag is het volgende. Wetenschappers krijgen dus steeds meer inzicht in en mogelijkheden om de fijnere niveaus van materie te doorgronden, maar ik vraag me af of hier in jullie ogen ook ooit een einde aan kan komen? Wat is bijvoorbeeld in ogen van de huidige wetenschap het kleinste subatomaire deeltje? En gelooft men dan ook dat we van dit deeltje met zekerheid kunnen zeggen dat het echt fundamenteel is en dat het dus verder niet meer op te delen valt in andere, weer kleinere, deeltjes? Kortom, bestaat er een substantieel en zelfstandig deeltje dat niet afhankelijk is van andere deeltjes en factoren?

Ik ben hier erg in geïnteresseerd vanuit puur wetenschappelijk oogpunt, maar ook vanuit filosofisch standpunt. Ik geloof namelijk dat alles onderling afhankelijk is in het leven en dat dus niets in het leven op eigen kracht bestaat. Om deze reden zou ik het op een bepaalde manier wel opzienbarend vinden als blijkt dat er een inherent bestaand deeltje is dat de basis vormt van alle materie en energie.

Alvast bedankt.

(Mocht er al een soortgelijk topic zijn dan heb ik dit over het hoofd gezien.)

[Oscar de Grouch]

Goed topic

Je bedoelt trouwens volgens mij deeltjesfysica.

Wetenschappers zijn het er in het algemeen over eens dat deeltjes als quarks en electronen elementair zijn; dat wil zeggen, er is niets dat erop wijst dat dat niet zo is. De redenen daarvoor kan ik niet opnoemen, ben ook maar een simpele scholier Maar ik volg vol interesse dit topic

[K-pax]

ok, ik zal hier correcties van mensen op krijgen maarja.....

Zo ver ik de snaartheorie begrijp, zijn de eerste 4 dimensies bekend. En volgens deze theorie zitten er in de kleinste deeltjes een soort uberdeeltjes, dit moeten de laatste dimensies voorstellen, neem hierbij het woord DEELTJES ff niet te serieus, want zover ik begreep was dat ook niet helemaal een goede verklaring ervoor.
Ze zijn in de vorm ( theorie!!!) van een lus(of ook wel...snaren) en( heb ik gezien op een Ned2 docu, met mooie plaatjes en filmpjes whaha) bepalen waarom samen met de 1ste 4 dimensies het universum vorm neemt zoals zij doet.

Die laatste dimensies zouden dus kleiner zijn dan quarks ( die volgens mij toch nog steeds theoretisch zijn......opmerkingen?), en dan komt de vraag, zijn die lusjes dan ergens uit opgebouwd?

Het moge duidelijk zijn dat ik hier geen expert op ben: Ene snaartheorie expert gevraagd, met goede uitleg

[Sartre]

Akilina schreef op 13-08-2005 @ 19:03 :
Maar mijn hoofdvraag is het volgende. Wetenschappers krijgen dus steeds meer inzicht in en mogelijkheden om de fijnere niveaus van materie te doorgronden, maar ik vraag me af of hier in jullie ogen ook ooit een einde aan kan komen? Wat is bijvoorbeeld in ogen van de huidige wetenschap het kleinste subatomaire deeltje? En gelooft men dan ook dat we van dit deeltje met zekerheid kunnen zeggen dat het echt fundamenteel is en dat het dus verder niet meer op te delen valt in andere, weer kleinere, deeltjes? Kortom, bestaat er een substantieel en zelfstandig deeltje dat niet afhankelijk is van andere deeltjes en factoren?

Cool! Ik ben ook zeker geen expert, maar wel erg geinteresseerd in de theoretische natuurkunde.
Wat ik ervan begrijp is dat de moderne natuurkunde zit het het probleem van unificatie. Op macro niveau (het kijken naar bewegingen van sterren, stelsels, ruimte en tijd) lijken de meeste verschijnselen zich goed te laten beschrijven door de algemene relativiteitstheorie. Op quantumniveau, het niveau van subatomaire deeltjes, lijken echter heel andere wetten te gelden! Hier gaat de stabiele relativiteitstheorie niet meer op en lijkt de wet van het toeval en de kansrekening te gelden. Maar allebei de niveaus maken deel uit van hetzelfde universum, dus hoe kan het dat er zulke verschillende wetten gelden? Om dit te kunnen begrijpen is de snaartheorie bedacht. Hierin worden de elementaire deeltjes (die opgespoord kunnen worden door deeltjes met hoge energie te laten botsen) niet voorgesteld als puntvormige deeltjes maar als kleine trillende energiebudeltjes, ofwel snaartjes. (Deze snaartjes zijn zo klein dat we ze nooit kunnen waarnemen, dit levert een filosofisch probleem op: hoe kunnen we dan ooit zeker weten dat ze bestaan?) Snaartjes bestaan dus alleen uit energie maar ze kunnen op allerlei manierer trillen. De manier waarop ze trillen en de frequentie bepaald dan wat voor deeltje het is, bijv. een neutrino, foton, up-quark, down-quark, electron, etc. Om de snaartheorie wiskundig te laten kloppen moet er maar liefst sprake zijn van 11 dimensies, dus nog 7 buiten de ons bekende (de 3 ruimte- en 1 tijdsdimensie)! Deze dimensies zijn voor ons onzichtbaar omdat ze 'ingeklapt' of 'opgerold' zijn. Daarom kunnen wij er niet in bewegen maar de kleine snaartjes wel. Snaartjes kunnen krachten overbrengen als ze bosonen zijn, en materie vormen als het fermionen zijn. Een sterk bewijs voor de snaartheorie zou zijn de ontdekking van het grafiton, een deeltje wat de zwaartekracht over zou moeten brengen. Dit is vooralsnog een hypothese, het deeltje is nog niet ontdekt.

Vergeet de snaartheorie en 11 dimensies! Wat je nodig hebt is het Standaardmodel (of Standard Model). Alweer een jaar of 30 oud en nog steeds breed geaccepteerd. Verklaart alleen geen zwaartekracht, maar je kan niet alles hebben. Google het maar, daar zal je genoeg vinden.
'Introduction to Elementary Particles' (ISBN 0471603864) van Griffiths ook staat goed aangeschreven, maar is wel op universitair niveau.

Het is filosofisch trouwens een leuke vraag. Ik heb alleen een soort gut-feeling dat QM op een bepaalde schaal roet in het eten gooit.

[Oscar de Grouch]

Feiten en mysteries in de deeltjesfysica
Veltman
ISBN 90-76988-44-7

Toegankelijk en duidelijk.

[K-pax]

Snaartheorie kan idd onnodig zijn in het begin, maar ik denk dat bewezen theorieen het vraagstuk van de TS niet kunnen oplossen.
Je zult je hoe dan ook uiteindelijk in de theorieen moeten begeven, zou zie ik het, omdat de vraag met onze huidige kennis niet beantwoord kan worden.

hm dit klinkt een tikeltje vager dan ik wou

[Demon of Fire]

Een deeltje waarvan we ´zeker weten` dat het elementair is, is de electron.

Een electron is nergens uit opgebouwd verder en heeft ook geen ruimtelijke dimensies, maar is gewoon een punt.

Verder zijn er honderden andere elementaire deeltjes die alleen vrij komen bij ´high energy collisions` (zoals muonen die vrij komen bij de botsing van kosmische straling met onze atmosfeer en deeltjesversnellers).


Quarks (up, down, bottom, top, charm en strange) zijn ook elementaire deeltjes. (voor zover bekend)

Er is overigens (voor zover bekend, want zeg in de wetenschap nooit, nooit)) geen universeel elementair deeltje waaruit alle materie is opgebouwd.

Tenzij men kijkt naar de Snarentheorie, maar ja, dat is een ver van onze bed show, aangezien de snarentheorie zichzelf eerst nog maar eens moet bewijzen. En wiskundig dermate complex is, dat natuurkundigen zelf lang niet altijd de uitkomsten van de theorie fysisch kunnen interpreteren.

Dus hoe kan men iets zeggen over een theorie die men verre van begrijpt. Er wordt van deze theorie dan ook wel eens gezegd dat het grenst aan ons intellectueel vermogen.

Dat het misschien wel eens zo complex kan zijn, dat het dan nog heel lang zal duren voordat hij goed doorgrondt is of misschien zelfs een intelligentere mens voor nodig is.

Groetjes
Ben(die zich misschien ook met de snarentheorie o.a. wil bezighouden

[K-pax]

very good point Demon of Fire

ook bij zoveel dingen, zullen we het wel kunnen oplossen, gezien de grens van het menselijk intellect?

een erg irritant punt

[MickeyV]

Even geheel terzijde, maar is dit geen natuurkunde (ipv scheikunde?)

Groetjes
Michael(die misschien wel helemaal niks afweet van de betawetenschappen)

MickeyV schreef op 15-08-2005 @ 19:31 :
Even geheel terzijde, maar is dit geen natuurkunde (ipv scheikunde?)

Groetjes
Michael(die misschien wel helemaal niks afweet van de betawetenschappen)

Dat klopt.

Groetjes
Matthijs(die altijd moet kiezen tussen natuur en cultuur)

[MickeyV]

[K-pax]

juh, mja deze dingen overlappen wel wat

Scheikunde is sowieso een slap randgebied van de natuurkunde

[Nolos]

Offtopic:

Snees schreef op 15-08-2005 @ 23:59 :
Scheikunde is sowieso een slap randgebied van de natuurkunde

Ach, dit maakt scheikunde een slap randgebied van een slecht aftreksel van wiskunde.

[K-pax]

OT:

het vinden van zon fundamenteel deeltje is dus waarschijnlijk buiten ons " huidige" intellect, of bestaat gewoonweg niet.
Wat sluit het bestaan van zon deeltje uit ? ( ontbreken van bewijs is geen bewijs)

Van 't Hooft heeft trouwens ook een boek geschreven over de zoektocht naar het kleinste deeltje ["De bouwstenen van de schepping - een zoektocht naar het allerkleinste"].

[Demon of Fire]

K-pax schreef op 16-08-2005 @ 17:02 :
OT:

het vinden van zon fundamenteel deeltje is dus waarschijnlijk buiten ons " huidige" intellect, of bestaat gewoonweg niet.
Wat sluit het bestaan van zon deeltje uit ? ( ontbreken van bewijs is geen bewijs)

We zullen altijd blijven zoeken naar de ultieme theorie.

Wij mensen zijn tenslotte in onze aard een echte regelneef!
En er zijn altijd mensen die van mening zijn dat die theorie wel bestaat en mensen die zeggen dat de theorie niet bestaat.

Groetjes
Ben(die zelf nog geen eenduidige mening heeft of de ultieme theorie wel of niet bestaat

[K-pax]

mensen die het niet geloven:
ik vind het opzich ook wel zo: waarom zou er een ultime theorie zijn omdat...
Is het echt nodig? dat er een theorie is die zegt [insert scientific bullshit&1+1=3], en daarom is alles zo...

misschien is zon theorie wel niet mogelijk, mja dit is natuurlijk maar gissen