Worden nieuwe deeltjes nu gemaakt of ontdekt?

Men heeft inmiddels al tientallen zo niet honderden (sub)atomaire deeltjes 'ontdekt'. Dat gebeurt dan bijvoorbeeld in het CERN, waarbij met grote energieën deeltjes op elkaar worden gebotst.
Voorbeelden daarvan zijn bijv. het muon en het tau-deeltje. Met steeds grotere energieën worden de botsingen uitgevoerd. Hierbij werd het muon gevonden dat 206 keer zo zwaar is als het elektron en met nog grotere energieën werd het tau-deeltje gevonden dat twee keer de massa van een proton heeft.

Maar stel ik schiet met een geweer een kogel op een sterke muur af. Als ik de kogel met 500km/u schiet zal de kogel in andere deeltjes worden gevormd als dat ik een kogel met 2000km/u op de muur afschiet. Het is dus maar net hoe hard ik de kogel afschiet om bepaalde kogelvormen te krijgen. In die zin kun je dus bijna een oneindig aantal deeltjes creëren door 'gewoon' de snelheid te veranderen.

Dus werkt het in CERN ook op die manier of kun je het meer vergelijken met een doos die je opent? Stel je hebt een Matroesjka-doos met allerlei deeltjes erin je schiet daarop met een kogel en naar gelang de snelheid van de kogel opent zich de eerst tweede of derde etc. pop. De deeltjes bestaan dus al maar de 'Pandora'doos moet eerst nog helemaal open worden gebroken?

erotisi

8 jaar geleden

in: Natuur- en scheikunde

939

939 keer bekeken

Verwijderde gebruiker

8 jaar geleden

Wat bedoel je met een deeltje?
dit
https://nl.wikipedia.org/wiki/Elementair_deeltje
of
http://periodieksysteem.com/
En dan doel ik daar op de hogere nummers / elementen die "gemaakt" worden.

erotisi

8 jaar geleden

De tau en het muon vallen eerder onder het eerste dus die zou ik kiezen

Verwijderde gebruiker

8 jaar geleden

Dan ga ik voor de Matroesjka-doos:
Alles is aanwezig en wij mogen (heel kort) kijken hoe het eruit ziet.

Verwijderde gebruiker

8 jaar geleden

Dan doel ik op de stabiele deeltjes, dus de bouwstenen. De zeer kort bestaande deeltjes geven inzicht hoe dingen ontstaan.

Cryofiel

8 jaar geleden

Een deeltje ontstaat echt tijdens zo'n botsing. Het is in die zin dus geen matroesjka-poppetje. Neem twee protonen. In geen van die protonen zit een tau. Versnel die protonen. Er is nog steeds geen tau. Laat de protonen op elkaar knallen. En zie: zo heel af en toe (eens in de paar miljard botsingen) ontstaat er ineens een tau.

Verwijderde gebruiker

8 jaar geleden

Een deel van de deeltjes bestaat altijd als onderdeel van andere deeltjes.
Een deel ontstaat en bestaat maar kort, het is maar net welk voorbeeld je pakt. Dat stabiele deeltjes ook op een andere manier "maakbaar" zijn doet daar niks aan af.
Het blijft (via een omweg) kijken naar één van de poppetjes.

Cryofiel

8 jaar geleden

Kern van de quantummechanica is nu juist: in de beginsituatie is zo'n nieuw deeltje (in mijn voorbeeld: tau) niet aanwezig. Op geen enkele manier. Ook niet verborgen. Het is er gewoon niet. Echt totaal niet. Volkomen afwezig. Tijdens de botsing ontstaat het. Dan is het er wel. Dat is dus fundamenteel anders dan de situatie bij een Matroesjka-poppetje. Daar is alles al aanwezig in de beginsituatie. Je hoeft de poppetjes alleen maar te openen om het te zien.

Verwijderde gebruiker

8 jaar geleden

Zoals ik al zei: je kiest een deeltje dat je goed uitkomt.
Pak de verschillende quarks behalve de top en je verhaal gaat niet op,
https://nl.wikipedia.org/wiki/Quark Daarmee zie je ook dat je protonen verhaal niet opgaat,
Je neemt geen twee protonen, je neemt 2 combinaties quarks.

Cryofiel

8 jaar geleden

Ja Jackd, je hebt volkomen gelijk. Tau is al aanwezig in de protonen. Ook het Higgsdeeltje zit vanzelfsprekend in een elektron. Echt, dat klopt helemaal. Alles wat je zegt is 100% correct. Ik heb ongelijk. Goed van je dat je mijn onzin aan de kaak hebt gesteld.

Verwijderde gebruiker

8 jaar geleden

https://en.wikipedia.org/wiki/Tau_%28particle%29
"The tau is the only lepton that can decay into hadrons"
https://en.wikipedia.org/wiki/Hadron
"is a composite particle made of quarks" Waaruit bestaan protonen? --> quarks

Ozewiezewozewiezewallakristallix

8 jaar geleden

Wat CERN doet is simpel te vergelijken met twee auto's zo hard mogelijk frontaal op elkaar laten knallen en dan kijken welke onderdelen er uit komen vliegen. Een kogel bestaat niet uit onderdelen, daarom werkt de vergelijking daarvan niet met het werk van CERN.

Cryofiel

8 jaar geleden

@Ozewiezewozewiezewallakristallix, als je auto's op elkaar laat knallen zullen er onderdelen uitvliegen. Die kunnen vervormen, breken, samensmelten - maar het blijven (combinaties van) (delen van) auto-onderdelen. Bij CERN wordt in wezen een hoop energie op één punt geconcentreerd. Die energie heeft daarnaast nog wat eigenschappen die bij massa horen, zoals lading, spin en dergelijke. Wat er dan uit komt vliegen hoeven beslist géén (combinaties van) (delen van) de op elkaar geschoten deeltjes te zijn. Er kunnen compleet nieuwe deeltjes ontstaan, die geen onderdeel waren van de oorspronkelijke deeltjes - dus beslist geen Matroesjka-effect, en ook niet te vergelijken met botsende auto's. Ook kunnen de oorspronkelijke deeltjes compleet verdwijnen. Ook dat is dus beslist geen Matroesjka-effect, en ook dat is niet te vergelijken met wat er gebeurt bij botsende auto's. De vergelijking tussen CERN en botsende auto's is dus slechts juist als je erg simplificeert. Kijk je wat nauwkeuriger, dan zijn er genoeg redenen om die vergelijking mank te laten gaan. Aangezien die redenen nu juist de essentie vormen van de experimenten van CERN, kunnen we naar mijn mening de vergelijking met botsende auto's beter niet maken.

Ozewiezewozewiezewallakristallix

8 jaar geleden

@Cryofiel
Elke vergelijking gaat ergens mank. Voor vergelijkingen tussen de nano en de 'grote' wereld geldt dat nog sterker. Dus ja, ik simplificeer enorm maar ik merk dat voor veel mensen voldoende is om een beeld te hebben bij wat er in CERN gebeurt. Wanneer jij meer informatie wil geven juich ik dat alleen maar toe. Het is aan de lezer zelf om te bepalen wat hij van dit alles meeneemt.

Verwijderde gebruiker

8 jaar geleden

Voor zover bekend is er nog nooit iets nieuws ontstaan.
Wel twee motorblokken die kort samensmelten en een versnellingsbak die wegschiet..
Nieuwe onderdelen zijn nog nooit ontstaan.

Cryofiel

8 jaar geleden

@Ozewiezewozewiezewallakristallix, je hebt natuurlijk helemaal gelijk. En inderdaad, voor het "grote publiek" is de vergelijking met "twee dingen zo hard mogelijk op elkaar schieten, kijken welke brokstukken er ontstaan, en op die manier proberen te achterhalen hoe de oorspronkelijke dingen waren opgebouwd" prima van toepassing. Ik heb mijn vorige tekst geschreven omdat we in deze vraag juist dieper willen gaan dan dit beeld. Bij het dieper gaan voldoet het beeld van "hard knallen en dan brokstukken bekijken" niet meer en moeten we kijken wat er op de onderliggende niveaus gebeurt. Begrijp me dus vooral niet verkeerd, en excuses als mijn vorige reactie is overgekomen als een soort 'terechtwijzing' of 'betweterigheid': zo heb ik het niet bedoeld.

Ozewiezewozewiezewallakristallix

8 jaar geleden

@Cryofiel
Geen probleem ! :-)

Verwijderde gebruiker

8 jaar geleden

Dieper gaan klinkt tof,maar is niet nodig. Ik heb al uitgelegd hoe waar het tau deeltje uit bestaat. Bij alles wat tot nu toe gevonden is werd later duidelijk dat het simpelweg uit kleinere bestaande onderdelen bestaat.
Of het is zo nieuw dat het nog niet bekend is.

erotisi

8 jaar geleden

@jackd, @cryofiel. Kan het zijn dat jullie verschil hierin zit dat de een het heeft over elemenaire deeltjes ontstaan door botsingen (cryofiel) en de ander het heeft over elementaire deeltjes die zonder botsingen ontdekt zijn of juist door verval (jackd?

Cryofiel

8 jaar geleden

@erotisi, ik denk dat Jackd in de war is met subatomaire deeltjes. Sommige subatomaire deeltjes zijn ook elementaire deeltjes (zoals het elektron); andere subatomaire deeltjes zijn samengestelde deeltjes (voorbeeld: het proton), en daarmee dus geen elementaire deeltjes. Daarnaast heeft Jackd een beeld van de deeltjesfysica waarin deeltjes een soort "harde bollen" zijn. Dat is het klassieke Newtoniaanse beeld - waarvan we weten dat het totaal niet van toepassing is op de kwantummechanische wereld. Ik zal een extra uitleg geven. Die past echter beter bij mijn antwoord dan in de draad hier. Ik zal kijken of mijn extra uitleg nog in mijn antwoord past; zo niet, dan zal ik daar een reactie toevoegen.

Verwijderde gebruiker

8 jaar geleden

Kijk naar mijn uitleg van het tau deeltje.
(hoewel "mijn", het is meer een wiki uitleg) Daar gaat het zeker niet over subatomaire Voor deze geldt ongeveer hetzelfde:
het is "simpelweg" een klomp kleiner spul, alleen iets aan de zware kant. (het bestaan is trouwens nog niet zeker)
https://nl.wikipedia.org/wiki/Higgsboson

Cryofiel

8 jaar geleden

@erotisi, ik heb zojuist zowel mijn antwoord uitgebreid als een extra reactie toegevoegd. Laat maar weten of die uitleg nog vragen bij je oproept.

Verwijderde gebruiker

8 jaar geleden

Pas op voor lange verhalen zonder bronvermelding.
Helemaal als er makkelijk delen te weerleggen zijn.

Cryofiel

8 jaar geleden

Nog even terugkomend op de toevoeging aan mijn antwoord en de zesde reactie daaronder waarin ik die toevoeging uitbreid. Eerlijk gezegd was ik eventjes van plan mijn antwoord te verwijderen. Immers, mijn antwoord was nogal algemeen gesteld, en ik ging niet expliciet in op het Matroesjka-idee, terwijl je dat toch expliciet noemde. Mijn plan was daarom om een nieuw antwoord te schrijven, dat al vanaf het begin uitging van de Matroesjka-gedachte. Maar toen ik het intussen flink gestegen aantal plussen zag, en de nuttige reacties onder mijn antwoord, vond ik dat ik het niet kon maken om dat antwoord zomaar te verwijderen. Daarom heb ik het laten staan, en een toevoeging geschreven. Plus een extra reactie omdat ik toch niet alle uitleg kwijt bleek te kunnen in die toevoeging.

Heb je meer informatie nodig om de vraag te beantwoorden? Reageer dan hier.

Het beste antwoord

Er bestaat een beperkt (maar wel groot) aantal elementaire deeltjes. Die worden gevormd afhankelijk van de deeltjes die je op elkaar schiet en de energie waarmee dat gebeurt.

Dat is iets anders dan een kogel op een muur schieten. Daar worden geen elementaire deeltjes gevormd, maar brokstukken die uit precies dezelfde atomen bestaan als de muur, de kogel en eventueel de lucht - alleen dan in een andere soort "klont".

De botsingen die bij CERN plaatsvinden, vinden niet alleen bij CERN plaats. Ze vinden continu plaats, op heel veel plekken in het universum. Daar gebeurt (onder de aanname dat de natuurwetten altijd en overal hetzelfde zijn als hier en nu bij CERN) hetzelfde als bij CERN.

Met al dat geknal onderzoeken we dus de materie zelf, oftewel: de fundamentele eigenschappen van materie en energie. We doen niets dat niet eerder is gebeurd, we doen niets dat niet elders al gebeurt, we creëren niets nieuws - we kijken alleen maar wat er gebeurt, en door verbanden te leggen tussen alle waarnemingen (en door flink te rekenen) proberen we inzicht te krijgen in de aard van materie en energie.

Toegevoegd na 20 uur:

Je vraagt specifiek naar het Matroesjka-effect, dus daar zal ik nu dieper op ingaan.

Het Matroesjka-effect is tot op zekere hoogte van toepassing. Een mens bestaat bijvoorbeeld uit organen (vereenvoudigd beeld), organen uit cellen, cellen uit organellen, organellen uit moleculen, moleculen uit atomen, atomen uit subatomaire deeltjes, en die soms wel en soms niet uit kleinere deeltjes.

Het elektron is bijvoorbeeld een elementair deeltje. Dat kan niet meer worden "opengemaakt" om nieuwe, kleinere deeltjes te vinden.

Het proton is wel subatomair, maar niet elementair. Het bestaat namelijk uit kleinere deeltjes (Matroesjka), onder andere uit quarks.

Het tau dat je noemt is dan wel weer een elementair deeltje. Het kan niet worden "opengebroken" om kleinere deeltjes te vinden waaruit het zou bestaan. Het is dus even elementair als het elektron.

Het tau vervalt wel. Maar dat betekent niet dat het vóórdat het verviel al uit de vervalproducten bestond. Die vervalproducten ontstaan pas *tijdens* het verval. We kunnen dat zien aan het feit dat het tau op meerdere manieren kan vervallen, waarbij geheel verschillende deeltjes ontstaan.

(Verdere uitleg past hier niet; die zet ik in de zesde reactie onder dit antwoord.)

(Lees meer...)

Cryofiel

8 jaar geleden

escape

8 jaar geleden

Plus. Plus het feit dat sommige van die deeltjes slechts picoseconden bestaan, en zich éénmaal per paar miljard botsingen manifesteren.
Eén van de eerste zaken die mij werd verteld bij kernfysica is dat je moet ophouden te denken in biljartballen die botsen of kogels die je afschiet.
Deze deeltjes gedragen zich niet volgens de wetten van de Newtoniaanse fysica....

Cryofiel

8 jaar geleden

Klopt, kwantummechanica is heel anders dan Newtoniaanse mechanica. En vooral: het is heel erg tegen-intuïtief. Zelfs die picoseconde dat sommige deeltjes bestaan... als ze maar snel genoeg bewegen (en dat doen ze), bestaan ze na een halve seconde nog steeds, ook al bestaan ze maar een picoseconde. Dat komt doordat er vanuit het deeltje gezien nog minder dan een picoseconde is verstreken, terwijl er van ons uit gezien al een halve seconde is verstreken.

erotisi

8 jaar geleden

Ik begrijp dat afgevuurde kogels geen elementaire deeltjes vormen, ik beoogde daarmee een analoge manier om een ontstaan (van elementaire deeltjes) uit te drukken. Toch blijf ik het frappant (of eigenlijk vanzelfsprekend) vinden dat hoe meer energie erin wordt gestopt hoe zwaarder de deeltjes worden. Die energie moet toch ergens blijven....

Cryofiel

8 jaar geleden

Massa en energie zijn hetzelfde. We kunnen dat goed zien aan de eV, de elektronvolt. Dat is de energie (!) die een elektron krijgt als het een potentiaalverschil van één Volt doorloopt. Massa's (!) van elementaire deeltjes worden vaak uitgedrukt in eV. We gebruiken dus een energie-eenheid om een massa aan te duiden.

Verwijderde gebruiker

8 jaar geleden

Uit de door Einstein geformuleerde vergelijking E = MC kwadraat blijkt ook dat massa een vorm van energie is. Hetgene waardoor kernenergie en kernwapens zo krachtig zijn, is dat hier massa wordt omgezet in straling, waaronder licht en warmte (vormen van energie).
Doordat C kwadraat (de lichtsnelheid, met zichzelf vermenigvuldigd) zo groot is, levert een klein beetje massa (wat 'verdwijnt') een boel energie op die 'verschijnt'.
Omgekeerd: hoe meer energie je investeert (echt enorm ontzettend onmeunig veel energie) hoe 'zwaarder' het deeltje dat je kunt maken. Realiseer je wel dat er zeer veel van die 'zware deeltjes' in een picogram gaan! Plus trouwens voor je leuke antwoord Cryofiel.

Cryofiel

8 jaar geleden

(vervolg op mijn antwoord, want de verdere uitleg over het tau paste daar niet meer) Het tau-deeltje vervalt soms in een bepaalde set kleinere deeltjes, maar soms in een andere set. Dat kan twee dingen betekenen: ofwel de vervalproducten bestaan NIET als onderdeel van het tau, maar ontstaan pas TIJDENS het verval; ofwel het tau bestaat uit een hele serie nog veel kleinere deeltjes die tijdens het verval nu eens de ene combinatie vormen, dan weer de andere combinatie, en dat leidt dan tot onze waarneming van verschillende vervalproducten. Dat laatste is duidelijker met een voorbeeld. Stel dat het tau op slechts twee manieren kan vervallen. Ofwel het vervalt in een A en een B, ofwel het vervalt in een X en een Y. Bestaat het tau nu uit A en B, samengesmolten tot een tau? Dat kan niet, want met dezelfde logica kunnen we stellen dat het tau bestaat uit een X en een Y die zijn samengesmolten tot een tau. Wat wel kan is dat een tau bestaat uit vier mini-deeltjes. Laten we die p, q, r en s noemen (kleine letters omdat het mini-deeltjes zijn). Het tau is dan een samensmelting van pqrs. Soms vervalt het tau dan in een samensmelting pq en een samensmelting rs. Wij zien pq als A en rs als B, en we zeggen dat het tau is vervallen in een A en een B. Soms vervalt het tau in een samensmelting pr en een samensmelting qs. Wij zien pr als X en qs als Y, en we zeggen dat het tau is vervallen in een X en een Y. Dit is het "knikkermodel" van de deeltjesfysica. Gedetailleerde metingen laten zien dat dit "knikkermodel" onjuist is. Het "knikkermodel" is niet te rijmen met de resultaten van experimenten. Daarnaast is het niet mogelijk gebleken een theoretische beschrijving op te stellen van zo'n "knikkermodel". De enige theoretische beschrijving die wel "intern consistent" is, zoals dat heet (dat betekent: niet in tegenspraak met zichzelf), ziet het tau als een echt elementair deeltje dat NIET uit kleinere eenheden bestaat. De vervalproducten zijn dus geen gedeeltes van het tau, maar ze ontstaan echt pas als geheel nieuwe deeltjes tijdens het vervalproces. Het Matroesjka-idee dat je noemt geldt dus wel voor sommige subatomaire deeltjes (zoals het proton), maar niet voor elementaire deeltjes (zoals het elektron en het tau). Dit ondanks het feit dat het tau, een elementair deeltje, in andere deeltjes kan vervallen.

Verwijderde gebruiker

8 jaar geleden

https://en.wikipedia.org/wiki/Tau_%28particle%29
(hier staat waar het allemaal in uiteen kan vallen. https://en.wikipedia.org/wiki/Elementary_particle
is a particle whose substructure is unknown, thus it is unknown whether it is composed of other particles. Je mag dus niet zeggen dat het één deeltjes is.
Denk even na en de kans is een stuk groter dat het uit meerdere kleine deeltjes bestaat.
Hoe meer we weten hoe kleiner de deeltjes worden,
in theorie is er geen grens hoe klein het kan worden. Elke deeltje bekend kan zo complex zijn als het totale universum.

Cryofiel

8 jaar geleden

Het antwoord op je vraag "worden die deeltjes nu gemaakt of ontdekt" is dus: beide. Ze worden gemaakt, omdat er bij botsingen soms nieuwe deeltjes worden gecreëerd die voorheen niet aanwezig waren. Zo kun je in principe een muon (plus nog wat ander spul) creëren door een elektron en een positron snoeihard op elkaar te laten knallen. Dit zonder dat er voorheen een muon aanwezig was. Immers, een elektron bevat geen muon, en een positron ook niet. En een elektron bevat geen enkel ander deeltje omdat het zelf een elementair deeltje is - net als het positron trouwens. Laten we als voorbeeld nu eens nemen dat het muon nog niet is ontdekt, en dat onderzoekers bezig zijn met het op elkaar schieten van elektronen en positronen. (Zo is het niet gegaan, maar als voorbeeld is het prima.) Op een gegeven moment voeren de onderzoekers de snelheden van de positronen en elektronen zo hoog op dat er zoveel energie vrijkomt bij de botsing dat er zo af en toe een muon ontstaat. De onderzoekers analyseren dit deeltje, dat voor hen nieuw en onbekend is. Ze doen meer en meer metingen, en ontdekken geleidelijk de belangrijkste eigenschappen van dit nieuwe deeltje, zoals de massa, de lading, de spin, enzovoort. Ze noemen het deeltje: muon. Tegelijk kunnen we zeggen dat het muon al sinds de Oerknal bestaat. Het ontstaat overal in het heelal, continu, bij allerlei processen - en zo heeeeeeel af en toe zelfs spontaan, als quantumfluctuatie. Dus: hebben onze onderzoekers het muon nu gemaakt of ontdekt? Ik zeg: beide. Ze hebben het gemaakt omdat ze in hun meetapparaat een muon hebben gecreëerd dat daar voorheen nog niet aanwezig was. Echt een fonkelnieuw muon, helemaal zelf gemaakt. Ze hebben het ontdekt omdat het muon nu eenmaal één van de elementaire deeltjes is waaruit de materie bestaat. Het nieuwgemaakte muon is echt niet het eerste muon ooit, en het is echt niet het enige muon. -- Heeft dit voorbeeld duidelijk gemaakt waarom ik je vraag "gemaakt of ontdekt" beantwoord met: beide?

Cryofiel

8 jaar geleden

Tot slot: het is natuurlijk altijd mogelijk dat we toch nieuwe dingen ontdekken. Neem het elektron als voorbeeld, omdat het zo fijn eenvoudig is. We zien het elektron als een echt elementair deeltje. Het is nog nooit gelukt er enige struktuur in te ontdekken, het is nog nooit gelukt het te splitsen, het is nog nooit gelukt een theoretische beschrijving op te stellen waarin het elektron uit meerdere (kleinere) delen bestaat. We gaan er dus van uit dat het elektron echt elementair is, echt ondeelbaar. Maar ja - het blijft wetenschap - dus alle kennis die we hebben is per definitie voorlopig. Het is altijd mogelijk dat er over een half uurtje een nieuwe ontdekking wordt gedaan. Dat kan zowel een praktische als een theoretische ontdekking zijn. Die nieuwe ontdekking kan ons huidige beeld van het elektron veranderen. Maar is dat nu reden om te zeggen: "het elektron bestaat uit kleinere eenheden, alleen hebben we dat nog niet ontdekt"? Eigenlijk ligt het antwoord op die vraag al in de stelling. Hoe kun je nu zeggen dat iets zo is, als je dat nog niet hebt ontdekt? Zolang je het niet hebt ontdekt kun je immers nooit zeggen dat het zo is! Hooguit kun je de mogelijkheid openhouden. Maar dat is iets anders dan er alvast van uitgaan dat onze beste kennis onjuist is.

erotisi

8 jaar geleden

Erg goede uitleg Cryo, bedankt. Zeker het knikkermodel verheldert het een en ander. Maar...:
1-Het lijkt er dan op dat alleen deeltjes van de tweede en derde generaties uitsluitend kunnen worden gecreëerd. Immers quarks en elektronen (1 generatie) kun je zonder botsingen ontdekken. De overige zijn te instabiel om te ontdekken en moeten dus gecreëerd worden?! 2-Als een elementair deeltje bijv. een tau kan vervallen in andere deeltjes, is het dan dan wel een elementair deeltje? Die kunnen nl. toch niet onder verdeelt worden in nog kleinere. Wat is dus het verschil tussen een samengesteld deeltje en een deeltje wat uiteen kan vallen in andere deeltje? Is het onderscheid de verscheidenheid in uiteenvallen?? 3-Wat zou eigenlijk de oorzaak zijn dat slechts bij een bepaalde snelheid van botsing een ander deeltje ontstaat en evenzo waarom de ene keer het zo vervalt en de andere keer zus. Zijn dat kwantumprocessen die te vergelijken zijn met waarom elektronen bijv. slechts een bepaalde energiemaat kunnen hebben? 4-Is het zo dat als je deeltjes op elkaar laat botsen je dan altijd een deeltje of deeltjes krijgt die totaal een grotere massa hebben als de botsende, door hun kinetische energie die dan dus wordt omgezet in massa?

Verwijderde gebruiker

8 jaar geleden

Twee grove opties:
-iets ontstaat uit niks (iets --> energie? --> iets anders)
-een elektron bestaat uit iets kleiners. (iets --> verzameling kleiners --> iets anders) google: bitons photons electrons
https://www.quora.com/What-is-the-shape-of-an-electron-proton-or-a-neutron
En je ziet dat beide opties mogelijk zijn.
Hypothese:
een electron bestaat uit 6 photons. En dan wordt het lastig als we terug willen naar je originele vraag, want waar ligt de grens tussen hele kleine deeltjes en pure energie. Een photon kan als beide gezien worden, hoewel het meestal gezien wordt als een deeltjes. Nog even over E=mc2, dat is te beperkt:
https://www.youtube.com/watch?v=NnMIhxWRGNw
(want een photon heeft geen massa, wel energie)

Cryofiel

8 jaar geleden

Goede vragen, erotisi. Ik zal een poging doen ze te beantwoorden - maar we naderen hier de grenzen van mijn kennis, dus op een gegeven moment kan ik geen antwoorden meer geven. Ik zal proberen aan te geven welke dingen ik weet, welke dingen ik vermoed, en welke dingen ik niet weet. 1.
Inderdaad zijn sommige deeltjes stabiel en andere niet. Dat hangt mede af van of een deeltje gebonden is. Zo is een vrij neutron (geen elementair deeltje, maar goed) niet stabiel: het vervalt na ongeveer tien minuten. Een neutron in een atoomkern is daarentegen wel stabiel. Hetzelfde geldt voor een proton: een vrij proton is niet stabiel, hoewel de halfwaardetijd vele malen groter is dan de huidige leeftijd van het universum. Misschien zijn er omstandigheden waarin de instabiele deeltjes toch stabiel zijn, dat durf ik niet te zeggen. 2.
Jouw vermoeden is juist. Een samengesteld deeltje is samengesteld uit kleinere eenheden (het matroesjka-idee) en kan (meestal) daarin uiteenvallen. Een elementair deeltje kan ook uiteenvallen, maar daarbij is "uiteenvallen" eigenlijk niet de juiste term. "Uiteenvallen" impliceert namelijk dat het deeltje uit elkaar valt, en dat daarbij delen ontstaan die al aanwezig waren voordat het deeltje uiteenviel. Bij een elementair deeltje is van dat laatste geen sprake. Dat bevat geen kleinere delen waarin het uiteen kan vallen. Het "uiteenvallen" van een elementair deeltje zou je dus beter kunnen zien als het omzetten van de massa van het deeltje in energie, en het vervolgens creëren van geheel nieuwe deeltjes uit die energie.

Cryofiel

8 jaar geleden

3.
Eén oorzaak is de totale hoeveelheid energie. Via de equivalentie van massa en energie (E=mc²) volgt daaruit dat je een bepaalde energie nodig hebt om een bepaald deeltje te creëren. Zie mijn eerdere voorbeeld over het creëren van een muon door een elektron en een positron te laten botsen. Een elektron en een positron hebben beide minder massa dan een muon, en ook samen hebben ze minder massa dan een muon. Puur uit een elektron en een positron kun je dus nooit een muon creëren. Maar door dat elektron en dat positron met een enorme vaart op elkaar te laten botsen, heb je extra massa ter beschikking. Namelijk de massa van het elektron plus de massa van het positron, plus de massa van de bewegingsenergie. Nu is er wel voldoende massa om een muon te creëren. Je andere vraag over waarom een deeltje de ene keer zus vervalt en de andere keer zo, kan ik niet beantwoorden. Het zal vast te maken hebben met quantumonzekerheid, maar details ken ik niet. Ik weet ook niet of de echte experts die details wel kennen en ik niet, of dat de echte experts ook nog zoekende zijn. 4.
Hier ben ik bij vraag 3 al een beetje op ingegaan. De totale deeltjesmassa plus energie van de oorspronkelijke deeltjes moet gelijk zijn aan de totale deeltjesmassa plus energie van de gecreëerde deeltjes. Je kunt dus een deeltje maken dat zwaarder is dan de oorspronkelijke deeltjes, zoals het muon uit het voorbeeld dat ik eerder gaf: een muon dat zwaarder is dan het elektron en het positron die je liet botsen. Maar dat kan alleen als de bewegingsenergie van dat muon kleiner is dan de bewegingsenergieën van het elektron en het positron bij elkaar. Het is ook mogelijk dat er bij een botsing deeltjes ontstaan waarvn de gezamenlijke massa juist *lager* is dan de gezamenlijke massa van de oorspronkelijke deeltjes. In dat geval zullen de nieuwe deeltjes een hogere energie moeten hebben dan de oorspronkelijke deeltjes, dit vanwege de wet van behoud van massa-energie. -- Ik hoop dat ik hiermee je vragen heb beantwoord. Je ziet dat we de grenzen van mijn kennis beginnen te naderen. Maar als je nog meer vragen hebt, of als dingen nog niet helemaal duidelijk zijn: stel gerust meer vragen, ik zal je naar mijn beste kunnen proberen te helpen.

Verwijderde gebruiker

8 jaar geleden

@WillemNeoChor: wat die kernenergie betreft ben ik het niet helemaal met je eens, dat heeft in feite niet zoveel met E=mc² te maken. E=mc² zegt gewoon dat massa energie is. Niet meer, niet minder. De energie bij kernenergie is dus geen massa maar gewoon letterlijk kernenergie. In die kern zitten de deeltjes in een bepaalde toestand die energie 'kost'. Bij splijting kost het de deeltjes minder energie omdat ze naar een lagere energietoestand gaan en komt er energie vrij onder de vorm van warmte. Wat de protonen en neutronen daar in de kern doen is in feite goed te vergelijken met wat de elektronen doen als ze naar een hoger energie-niveau gaan en daarna weer naar een lager energieniveau en daarbij een X-straal uitzenden. Dat de kern massa verliest bij het overgaan naar een lager energieniveau komt dus voort uit het feit dat massa energie is. Op eenzelfde manier zal het elektron massa verliezen als het naar een lager energieniveau gaat. De massa verdwijnt echter niet! @Cryofiel: ik denk dat je je bij het voorbeeld van het neutron vergist: de halveringstijd bedraagt 10 minuten, het vervalt dus na 'ongeveer' of beter gezegd: 'gemiddeld' 1,4*10 = 14 minuten. Wat je verder vertelt over een elektron en positron die samen een muon kunnen vormen vind ik interessant en wist ik niet. 2 vragen daarover:
1. Weet je toevallig of de 'klassieke' X-stralen er dan nog aan te pas komen? Je weet wel, die twee fotonen waarvan men altijd zegt dat ze zich vormen en elk 180° van elkaar, wanneer een positron en elektron botsen. Of kan je zeggen dat dit een soort noodoplossing is omdat er onvoldoende energie is voor een muon?
2. Weet je toevallig of we wanneer we de energie van die deeltjes willen detecteren ook het muon zouden kunnen meenemen? Of zou er via het muon energie verloren kunnen gaan? Hoewel dat met een massa van 106 MeV t.o.v. 511 keV misschien niet zo van betekenis zal zijn.

Cryofiel

8 jaar geleden

Klopt inderdaad, ik was deze eigenschap van de statistiek vergeten. De halfwaardetijd is inderdaad zo'n 10 minuten, en daarmee is de gemiddelde levensduur langer, dus inderdaad rond de 14 minuten. Dank voor deze correctie. Mijn voorbeeld van elektron en positron die samen een muon vormen is een theoretisch voorbeeld. Ik weet niet of een dergelijke botsing in de praktijk is uitgevoerd. Wellicht niet, omdat je met protonen veel hogere energieën kunt bereiken dan met elektronen (uit mijn hoofd: het scheelt al gauw een factor 1800, en misschien speelt de bremsstraling ook een rol). Maar het moet wel kunnen, gezien het feit dat energie gelijk is aan massa, en dat je dus zwaardere deeltjes kunt laten ontstaan die met zekerheid géén onderdeel uitmaken van de oorspronkelijke deeltjes, mits je maar voldoende energie ter beschikking hebt. En dat was dan ook het hele punt dat ik met mijn voorbeeld wilde illustreren. Als je inderdaad zo'n krachtige botsing kunt maken met een elektron en een positron, en daarbij ontstaat een muon, dan moet daarbij in ieder geval ook iets ontstaan dat positief geladen is, vanwege de wet van behoud van lading. Wat er verder nog ontstaat of kan ontstaan hangt af van de energie van de botsing en van de overige behoudswetten - die ik niet allemaal uit mijn hoofd ken. De twee fotonen die worden gevormd bij een normale annihilatie ontstaan inderdaad omdat er te weinig energie is om iets anders te laten ontstaan. Er is wel precies genoeg energie om een elektron en een positron te laten ontstaan - maar die hadden we al, dus dan zeggen we dat de deeltjes elkaar hebben gemist. Dat die twee fotonen 180° van elkaar gaan (ofwel: in tegengestelde richtingen vliegen) is verplicht vanwege de wet van impulsbehoud. In het massamiddelpuntsstelsel van elektron en positron is de totale impuls nul. In dat stelsel moet de totale impuls na de annihilatie ook nul zijn. Met één foton lukt dat niet omdat een foton energie heeft, dus massa, en dus impuls. Daarom zijn twee fotonen nodig, én moeten die in tegengestelde richtingen bewegen om de impuls nul te houden. Wat je met je tweede vraag bedoelt is me niet duidelijk - misschien kun je die vraag op een andere manier omschrijven?

Verwijderde gebruiker

8 jaar geleden

Mijn tweede vraag vloeit voort uit het feit dat ik niet weet hoe een muon zich 'gedraagt', maar is niet echt nog van toepassing nu ik weet dat het louter theoretisch is en zoals ik al zei: sowieso te verwaarlozen gezien de verhouding tussen elektron en muon.

Cryofiel

8 jaar geleden

Met dat "te verwaarlozen" is het altijd oppassen geblazen. Ik denk dan bijvoorbeeld aan het neutrino, dat werd gepostuleerd om te kunnen voldoen aan de wet van behoud van energie (of impuls, dat weet ik niet meer uit mijn hoofd). De keuze was: ofwel een behoudswet geldt niet meer, ofwel er bestaat een onbekend en nog nooit gedetecteerd deeltje. Men koos voor het laatste (destijds dus nog een aanname). Pas veel later werd het gepostuleerde deeltje gedetecteerd en werd de aanname dus bevestigd - en bleek dat het inderdaad juist was om uit te gaan van de juistheid van de behoudswetten.

Weet jij het beter..?

Het is niet mogelijk om je eigen vraag te beantwoorden Je mag slechts 1 keer antwoord geven op een vraag Je hebt vandaag al antwoorden gegeven. Morgen mag je opnieuw maximaal antwoorden geven.

0 / 2500