Rust

[Bladerunner]

Een proton bestaat uit 3 quarks (2 up plus 1 down quark) bijeen gehouden door het gluon via de sterke kernkracht. Dat geeft een totale lading van +1. We hebben ondanks allerlei experimenten nog nooit een proton verval gemeten. Maar zou het gebeuren dan weten we niet in welke deeltjes het dan vervalt. Mogelijk een pion en een positron en op grond daarvan is die hypothetische vervaltijd gebaseerd. Als een vrij neutron vervalt (wat bestaat uit 1 up quark en 2 down quarks waardoor het zwaarder is dan een proton) zendt één van de down quarks een W- boson uit die gelijk vervalt in een elektron en anti-neutrino. Deze down quark veranderd zelf dan in een up quark. Het neutron wordt dan een proton en die vervalt dus niet meer.

Samengestelde deeltjes kunnen alleen vervallen als ze zich in een bepaald energie niveau bevinden. Maar het proton bevindt zich in de laagst mogelijke en is daarom stabiel. Dus het aantal quarks en type van een proton is geconserveerd.

[zoeff]

Hoe komt dat down-quark aan al die massa voor een W- boson?

[Bladerunner]

https://en.wikipedia.org/wiki/Free_neutron_decay

[Bladerunner]

Verval vindt plaats via de zwakke kracht. Het W boson is daar de drager van. Wat een down quark uitzendt is niet de 'massa' van een W boson maar het verschil tussen de energie van een down en up quark omdat dat de kleinste sprong terug is naar een stabiel niveau. (De up quark is het lichtste type). Vervolgens wordt die energie vervoerd door het W boson dat op zijn beurt terug valt en daarbij een elektron en anti-neutrino uitstraalt en zelf dus verdwijnt.

De W en Z bosons hebben zelf een vervaltijd van slechts 3 x 10^-25 sec. en bestaan dus niet als vrije deeltjes in tegenstelling tot het massaloze foton.

[Human]

Bladerunner,

Bedankt voor uw duidelijke reactie, ik twijfel niet aan de inhoud.
Toch "durf" ik nog eens te verwijzen naar de zin in mijn reactie van 5 maart, waar ik schreef dat"tot rust" brengen wellicht niets te maken heeft met "verval".
Men wilt blijkbaar niet ingaan op het hypothetische "volledig tot stilstand brengen" van elementaire deeltjes !
Mijn ongefundeerd, niet wetenschappelijk gevoel verondersteld dat dan "materie". .... "straling" wordt.
Dat dat fysisch reel kan niet kan uitgevoerd worden is voor mijn geen punt.

Ik probeer (wellicht op een ongelukkige wijze) voeling te krijgen wat nu juist het verschil is tussen straling en materie.
De uitleg die men mij meestal geeft is vrij triviaal en "qua diepgang" voor mij niet bevredigend.
Zeker als ik lees dat bij de oerknal alles straling was ...... toen elementaire deeltjes werden (elementaire materie) ..... toen atomen en moleculen (complexere materie).
Vandaar dat ik mij afvraag als straling "de neiging" heeft om materie te woorden, en of dat materie uiteindelijk "de neiging heeft om straling te worden.
Evolueren wij naar een universum met enkel materie ..... zonder straling, of enkel straling ...... zonder materie ?

[Xilvo]

Men wilt blijkbaar niet ingaan op het hypothetische "volledig tot stilstand brengen" van elementaire deeltjes !

Het wetenschapsforum is niet de plaats om wetenschappelijk onmogelijke veronderstellingen te bediscussiëren.

[Bladerunner]

waar ik schreef dat"tot rust" brengen wellicht niets te maken heeft met "verval".

Ik probeer (wellicht op een ongelukkige wijze) voeling te krijgen wat nu juist het verschil is tussen straling en materie.

Als je kijkt naar de bekende / beroemde vergelijking van Einstein: E=Mc² dan zegt deze vergelijking eigenlijk dat E en M (M = massa en dus materie) uitwisselbaar zijn. Het zijn dus twee verschijningsvormen van het zelfde. (Net als dat stoom en ijs allebei H2O is) En soms wordt massa c.q. materie wel eens gezien als 'gecondenseerde' energie. Simplistisch gezegd kun je zeggen dat materie bevroren licht is en dat licht materie is dat (snel) beweegt.

Een deeltje (al dan niet elementair) bezit altijd een minimale hoeveelheid energie. Die energie zorgt ervoor dat het deeltje nooit 100% in rust kan zijn zijn. En als zo'n deeltje energie heeft geabsorbeerd (b.v. een elektron waardoor deze naar een hogere 'schil' gaat rond de atoomkern) zal altijd willen terug vallen op die grondtoestand. Het elektron zendt dan een foton uit en valt terug naar de oorspronkelijke schil. Elk deeltje dat zich niet in die grondtoestand bevind zal energie uitstralen om die grondtoestand te bereiken. Zolang dat niet gebeurt is, is het deeltje geëxalteerd dus zeg maar 'onrustig'. Dat geldt dus ook voor het vervallen van een neutron naar een proton.

Tijdens de oerknal had je nog geen materie maar wel op een gegeven moment losse bouwstenen waaronder quarks die nodig zijn voor protonen en neutronen. Nu kunnen elementaire deeltjes ontstaan uit fotonen paren (dus EM straling) en dat gebeurde in de chaos van de oerknal. Maar had je eenmaal een proton of neutron dan was het zeer lastig om deze weer te vernietigen. Dat gebeurde in de eerste seconden van het heelal maar later na afkoeling en een wat normalere dichtheid niet meer. Om b.v. een proton te 'breken' heb je een kracht nodig die 10³⁸ keer groter is dan de zwaartekracht. Er moet dus heel wat gebeuren wil een proton (voor een deel) omgezet worden in straling. Dat bereiken we b.v. in de Large Hadron Collider waar we met een enorme snelheid protonen laten botsen.

En omdat één van de eigenschappen van quarks is dat ze elkaar zeg maar 'spontaan' opzoeken ontstonden er dus ook spontaan protonen en neutronen.

[Human]

Bladerunner,

Bedankt voor de vele moeite en verduidelijking.
De verdere diepgang die ik zoek, mis ik nog, maar zal mij maar wijselijk houden aan de reactie van Xilvo,

[Bladerunner]

Ik weet niet welke 'diepgang' je zoekt, maar zie het zo:
Om materie te kunnen creëren heb je 3 soorten deeltjes nodig: 1) protonen, 2) neutronen en 3) elektronen. Dat noemen we dan baryon materie omdat de bouwstenen tot de groep der baryonen behoren. (Dit dus om onderscheid te maken met eventuele andere vormen van materie).

Nu is een elektron een elementair deeltje. Dat houdt o.a. in dat het geen fysieke structuur heeft. Het is op zich dus geen materie maar energie. (Dat is overigens niet het zelfde als straling want daar spreken we pas van als die energie van A naar B gaat.)

Een proton heeft wél een fysieke structuur omdat de drie quarks waar het uit bestaat via het gluon bijeen gehouden worden door de sterke kernkracht die dus 10³⁸ keer zo sterk is als de zwaartekracht. Omdat 2 of meer quarks ondanks dat het elementaire deeltjes zijn (en dus geen structuur bezitten) niet op één en de zelfde plek kunnen zitten maar dit door de sterke kernkracht 'haast' gebeurt krijgt het proton dus een fysieke structuur waardoor een proton plus elektron het lichtste element vormt dus de lichtste vorm van materie oftewel waterstof.

Als nu ergens in het heelal een atoom waterstof straling ontvangt van een ster in de buurt dan absorbeert het elektron deze straling. Maar het zendt die straling ook weer uit zij het op een andere golflengte. Daardoor licht een wolk waterstof op en kunnen we dat goed zien op een foto. We hebben dus hier een situatie waarbij materie straling uitzendt wat dus gebeurd via het foton. In wezen is dat niet anders dan dat een auto die in de zon heeft gestaan later als het donker is met infra rood op te sporen is omdat hij nog steeds warmte uitstraalt.

[zoeff]

Verval vindt plaats via de zwakke kracht. Het W boson is ...

Je beschrijft het beta verval. Mijn vraag was: waar komt op zeker moment die massa van het W- boson, groter dan van een compleet ijzeratoom, vandaan?

[Bladerunner]

Van het Higgs boson. Het Higgs mechanisme c.q. veld geeft massa aan bepaalde elementaire deeltjes waaronder de W en Z bosons.

https://en.wikipedia.org/wiki/Higgs_boson#Higgs_field

[Bladerunner]

p.s: Je vraag was trouwens: "Hoe komt dat down-quark aan al die massa voor een W- boson?"

Dat is niet helemaal het zelfde als wat je nu vroeg.

[Xilvo]

Je beschrijft het beta verval. Mijn vraag was: waar komt op zeker moment die massa van het W- boson, groter dan van een compleet ijzeratoom, vandaan?

Dat kan alleen even (extreem kort) bestaan door het onzekerheidsprincipe.

[Human]

Ik waag mij toch nog aan een reactie.

Bladerunner,

Eén van mijn bedenkingen was / is als bij het einde van het universum (hoe en wanneer dan ook) alles materie zal zijn, dan wel alles straling?
Ik mijd bewust het woord "energie".
Trouwens, mag ik het "einde van het universum" beschouwen als "het einde der tijden".... ik dacht van niet.

Wat zegt de huidige stand van de wetenschap hierover?

Als "diepgang " van mijn vraag over "RUST" bedoelde / bedoel ik dat volgens mij bij "GEBREK AAN BEWEGING" er geen materie bestaat.
Ik neem aan dat U begrijpt wat ik bedoel.

Het heeft mij altijd verwonderd dat materie altijd "ter plaatse" blijft .... en straling altijd met snelheid c "vliedt".
Vandaar mijn zeer gegeneraliseerde benadering dat "materie rotatie inhoud" en "straling translatie inhoud".
Met als gevolg.... stop de rotatie / beweging ...... en straling is het gevolg.

Trouwens, als materie de snelheid c extreem dicht benadert..... wordt de materie dan straling als c bereikt word ?
(Wat doet men trouwens met de superpositie van de eigen "inwendige" snelheids-vector in de richting van de "uitwendige" beweging van deze materie bij snelheid bijna c )... optellen volgens de relativistische "som van snelheden ?

[Xilvo]

Het heeft mij altijd verwonderd dat materie altijd "ter plaatse" blijft .... en straling altijd met snelheid c "vliedt".

Straling is een breed begrip en die gaat niet altijd met de lichtsnelheid.
Zo bestaat bèta-straling uit elektronen, materie, en die gaat niet met de lichtsnelheid.

Trouwens, als materie de snelheid c extreem dicht benadert..... wordt de materie dan straling als c bereikt word ?

c wordt niet bereikt, dat is niet mogelijk.

(Wat doet men trouwens met de superpositie van de eigen "inwendige" snelheids-vector in de richting van de "uitwendige" beweging van deze materie bij snelheid bijna c )... optellen volgens de relativistische "som van snelheden ?

Precies. Relativistisch optellen, zodat de totale snelheid altijd lager dan c blijft.