Natuur, balans en harmonie

Lode Stevens

In 1977 vatten de theoretische fysici alle kennis samen in het standaardmodel. Volgens dit model bestaat alle materie uit twee soorten deeltjes: quarks en leptonen. Daarnaast bevat het model nog krachtvoerende deeltjes. Er zijn zes quarks met wat wonderlijk aandoende namen up, down, charm, strange , top en bottom. Er zijn eveneens zes leptonen. Het bekendste is het elektron; daarnaast onderscheidt men nog de bosonen; het muon, het tauon, het elektronneutrino, het mounneutrino en het tauonneutrino. De quarks en leptonen worden gerangschikt in drie families. De drie families zijn kopieën van elkaar; ze verschillen alleen in massa. Gewone materie bestaat uitsluitend uit deeltjes van de lichtste familie. De andere deeltjes kunnen alleen in het laboratorium geproduceerd worden.

Alle quarks en leptonen hebben een antideeltje, dat in sommige opzichten een exacte kopie is van het deeltje, in andere opzichten er het spiegelbeeld van vormt. Zo hebben het elektron en het anti-elektron , het positron, dezelfde massa, maar verschillende elektrische en magnetische eigenschappen.

Quarks en anti-quarks zijn de bouwstenen van de elementaire deeltjes. Deze vallen in twee groepen uiteen: de baryonen, die uit drie quarks bestaan en de mesonen, die uit een quark en een anti-quark zijn opgebouwd. Voorbeelden van baryonen zijn het proton en het neutron.

Daarnaast onderscheidt men nog de bosonen. Dat zijn de krachtvoerende deeltjes van de vier natuurkrachten. Elke kracht heeft zijn eigen karakteristiek boson. Alle tot nog toe genoemde deeltjes zijn direct of indirect waargenomen, met één uitzondering: het graviton, het krachtvoerend deeltje wordt op theoretische gronden aangenomen , al was het maar omdat het wat vreemd zou uitzien als één van de viernatuurkrachten géén boson zou kennen.

Naast de quarks, leptonen en bosonen voorspelt het standaardmodel ook het bestaan van het zogenaamde Higgs-deeltje. Ook dit deeltje is niet waargenomen, maar wel noodzakelijk uit theoretische overwegingen. Men is er namelijk in geslaagd aan te tonen dat de elektromagnetische kracht en de zwakke kernkracht in feite twee vormen van één kracht zijn. Het Higgs-deeltje is nodig om te verklaren dat het foton, de drager van de elektromagnetische kracht, geen massa bezit, terwijl de W- en Z- bosonen van de zwakke kernkracht juist heel zwaar zijn.

Atomen bevatten één type lepton, het elektron. De kern is opgebouwd uit protonen en neutronen, die elk uit drie quarks bestaan.

 

Quarks bestaan in zes typen, die ieder in drie kleuren voorkomen. De term "kleur" heeft hier niets met de dagelijkse betekenis van het woord te maken. Het is alleen een handige type- indeling , omdat men dan ook beeldende kleurcombinaties kan uitzoeken. Zo kan men de anti-quarks met de complementaire kleur aanduiden. Quarks en anti-quarks rangschikken zich steeds zo dat de combinatie" wit " is. Een proton bijvoorbeeld bestaat uit twee up-quarks en een down-quark en steeds zo dat er van iedere kleur één is. Welke precies de blauwe is doet daarbij niet ter zake.  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A) In het nucleon zitten de drie quarks dicht bij elkaar. Zij voelen geen kracht. " Het elastiek tussen de quarks is slap".

(B) Wanneer we proberen één van de quarks uit het nucleon te schieten wordt de sterke kracht voelbaar. " Het elastiek tussen de quarks rekt uit".

(C) Op een bepaald monent wordt de kracht zo groot, dat de energie die is opgeslagen in het systeem wordt omgezet in massa: er vormen zich quark-antiquarkparen (q-(q)), ofwel mesonen. " Het elastiek breekt in stukken en op de uiteinden zitten opnieuw (anti)quarks".

(D) In plaats van één losse quark, is een "jet" van nieuwe mesonen gecreëerd uit de energie die in het systeem zat
opgeslagen.

 

Het standaardmodel van de deeltjesfysica