Donkere materie, geen sterke kernkracht?

[Ningen]

Dark matter on the other hand only interacts by way of gravity and the weak atomic force. Dark matter does not interact via either the strong atomic force or electromagnetism hence dark matter cannot be seen and is hard to detect. It only interacts via the weak force which is what keeps neutrons and protons inside the nucleus of atoms together. Such is why experiments to detect dark matter directly rely on a particle of dark matter bumping into a particle of matter dead bang on the nucleus of an atom of normal matter.

http://www.science20.com/quantum_gravit ... ive_matter

Over het dikgedrukte stukje gaat mijn vraag, dit begrijp ik niet helemaal denk ik.

Als ik het goed heb begrepen is de zwakke kernkracht de kracht tussen atomen, en de sterke kernkracht de kracht binnen de atomen (dus tussen de quarks). Als donkere materie geen interactie vertoont via de sterke kernkracht, betekent dat dan dat er in donkere materie niets zit wat het opbouwt, en dat de donkere materie dus eigenlijk niet op te splitsen is in iets kleiners dan de "atomen" (ik heb geen idee hoe de vergelijkbare deeltjes heten in de donkere materie)?

en op welke manier is de zwakke kernkracht wel waar te nemen in donkere materie?

[JorisL]

Donkere materie heeft een invloed op de beweging van sterrenstelsels onderling.

Dit gaat dus over erg grote afstanden. Maar de sterke kernkracht heeft een erg korte dracht (ongeveer de grootte van een kern = 10^-15m).

Dus de interactie tussen donkere materie en gewone materie wordt dus zeker niet beschreven door de sterke kracht. En ook niet door de zwakke wisselwerking omdat daar de dracht nog een factor 1000 kleiner is dan voor de sterke kracht.

Voor elektromagnetische interacties wordt een andere redenering gebruikt.

Het is empirisch geweten dat het geen fotonen absorbeerd of uitzend, er is dus geen elektromagnetische interactie. Het is belangrijk om op te merken dat hier in principe bedoeld wordt dat er geen waarneembare hoeveelheid straling uitgezonden wordt.

Over je vraag over de 'onspiltsbaarheid', hier kan niets over gezegd worden omdat we niet weten wat donkere materie is.

Je citaat slaat eigenlijk op interacties tussen donkere en gewone materie die volgen uit metingen binnen gravitationele systemen.

[Michel Uphoff]

Deeltjes, met name de WIMPs zijn een geopperde verklaring voor de donkere materie, maar ook Machos en andere verklaringen worden genoemd. We weten nog niet waaruit donkere materie bestaat.

Zie ook deze berichten over (o.a.) donkere materie.

Bij donkere materie is het eigenlijk heel eenvoudig; We missen het grootste deel van de massa van het heelal als wij alleen naar de zichtbare materie kijken. Kennelijk zien we een fors deel niet. Welke vorm die materie heeft (miljarden mini black holes, triljarden rode, bruine en zwarte dwergen, niet gedetecteerde deeltjes zoals de theoretsiche WIMP's, Macho's, Rambo's, combinaties hiervan en noem maar op) is onbekend. Er bestaat inmiddels wel een duidelijke voorkeur voor de WIMPS, omdat de andere opties nóg onwaarschijnlijker zijn.

Recente onderzoeksresultaten hebben echter nog geen WIMPs kunnen aantonen.

[descheleschilder]

In het citaat is te lezen dat de zwakke kernkracht neutronen en protonen (nucleonen) bij elkaar houdt. Dit is niet het geval. De zwakke wisselwerking zorgt voor beta verval (ook wel zwak verval genoemd, dus de naam zegt het eigenlijk al): n ⇒ p + e¯+ (anti)ν^e, de sterke kernkracht houdt nucleonen bij elkaar.

[Denkertje70]

Over het dikgedrukte stukje gaat mijn vraag, dit begrijp ik niet helemaal denk ik.

Als ik het goed heb begrepen is de zwakke kernkracht de kracht tussen atomen, en de sterke kernkracht de kracht binnen de atomen (dus tussen de quarks). Als donkere materie geen interactie vertoont via de sterke kernkracht, betekent dat dan dat er in donkere materie niets zit wat het opbouwt, en dat de donkere materie dus eigenlijk niet op te splitsen is in iets kleiners dan de "atomen" (ik heb geen idee hoe de vergelijkbare deeltjes heten in de donkere materie)?

en op welke manier is de zwakke kernkracht wel waar te nemen in donkere materie?

Het bijeen houden van quarks in protonen/neutronen, en protonen/neutronen in de atoomkern wordt veroorzaakt door de sterke kernkracht/wisselwerking. Alleen deeltjes met een lading (dus alle bestaande quarks) delen de sterke wisselwerking met andere geladen deeltjes (dus andere quarks).

Donkere materie bestaat uit deeltjes die niet geladen zijn maar wel een massa hebben. Het is omdat deze deeltjes die geen lading hebben ook geen sterke wisselwerking uitoefenen op andere deeltjes zoals quarks of donkere materie en dus alleen maar gravitationele wisselwerking uitoefenen.

De sterke kernkracht/wisselwerking kan je zien als zich zo neutraal mogelijk willen laden door zich te binden met andere geladen deeltjes, dit is wat quarks doen en ook wat protonen en neutronen doen, ze zijn trouwens uit quarks opgebouwd. Donkere materie deeltjes zijn al neutraal geladen!

Zwakke kernkracht/wisselwerking wordt toegeschreven aan het beta-verval van de atoomkern.

HV

[descheleschilder]

Het zijn niet alleen deeltjes met een (kleur)lading die de sterke wisselwerking delen met andere (kleur)geladen deeltjes. Zoals ik al schreef delen ook twee (kleurneutrale) neutronen de sterke wisselwerking met elkaar via de uitwisseling van neutrale pionen (hetgeen de wisselwerking wel tot een residukracht maakt, te vergelijken met de elektrische de van der Waalskrachten)

[Denkertje70]

Als u er vanuit gaat dat een neutron een punt-deeltje is met een lading 0, dan gaat mijn redenering van de sterke kernkracht inderdaad niet op. Maar een neutron is geen punt-deeltje met een lading 0, het is een deeltje waar de lading verspreid is doordat ze is opgebouwd uit quarks. Op deze manier kunnen neutronen de sterke kernkracht uitwisselen onder mekaar en tussen protonen.

Vanop een afstand zou men protonen en neutronen kunnen benaderen als punt-deeltjes met een lading van respectievelijk 1 en 0. Maar op een afstand die protonen en neutronen onderling hebben in een atoomkern gedragen deze zich als deeltjes met een verspreide lading.

HV

[descheleschilder]

Ik wou graag een reactie plaatsen op de laatste zin in #5 van Denkertje70. Daar is te lezen: "Zwakke kernkracht/wisselwerking wordt toegeschreven aan het beta-verval van de atoomkern." Is het niet juist andersom, namelijk dat het beta-verval (van een neutron) in een atoomkern?

[Denkertje70]


Ik wou graag een reactie plaatsen op de laatste zin in #5 van Denkertje70. Daar is te lezen: "Zwakke kernkracht/wisselwerking wordt toegeschreven aan het beta-verval van de atoomkern." Is het niet juist andersom, namelijk dat het beta-verval (van een neutron) in een atoomkern?


De sterke kernkracht werkt op verschillende niveaus, ze houd quarks samen in protonen en neutronen, maar ze houd ook protonen en neutronen samen in de kern van een atoom. Naargelang op welk niveau ze werk is ze sterker of zwakker. Op het niveau van quarks werkt ze heel sterk, op het niveau van protonen en neutronen werkt ze minder sterk. Doordat ze minder sterk werk op het niveau van protonen en neutronen is het zo dat bij de niet juiste verhouding van protonen en neutronen deze een interactie ondergaan met andere deeltjes en zo een beta-verval of een omgekeerd beta-verval ondergaan. Dit noemen we dan een zwakke-wisselwerking.

Nu is de vraag, wordt het beta-verval toegeschreven aan de zwakke-wisselwerking of andersom?

A: Als we alleen spreken bij een beta-verval van een zwakke-wisselwerking, dan wordt de zwakke-wisselwerking toegeschreven aan het beta-verval.

B: Spreken we van een zwakke-wisselwerking omdat de sterke-kernkracht zwakker is op dit niveau, waaruit een beta-verval kan ontstaan. Dan wordt het beta-verval toegeschreven aan de zwakke-wisselwerking.

Zo zie ik het: Een beta-verval vind alleen maar plaats wanneer de kern onstabiel is, onstabiel in deze zin dat de verhouding protonen en neutronen niet meer ideaal is. Als er dan een 'vreemd' deeltje een interactie ondergaat met een proton of neutron dan spreken we van een beta-verval of een omgekeerd beta-verval. Het is deze interactie die we een zwakke-wisselwerking noemen. Een beta-verval is een zwakke-wisselwerking. Geen van beide wordt dus eigenlijk aan mekaar toegeschreven. Dat is wat ik eigenlijk bedoelde in mijn vorig bericht met antwoord A.

HV

[descheleschilder]

Doordat ze minder sterk werk op het niveau van protonen en neutronen is het zo dat bij de niet juiste verhouding van protonen en neutronen deze een interactie ondergaan met andere deeltjes en zo een beta-verval of een omgekeerd beta-verval ondergaan. Dit noemen we dan een zwakke-wisselwerking.

Zo zie ik het: Een beta-verval vind alleen maar plaats wanneer de kern onstabiel is, onstabiel in deze zin dat de verhouding protonen en neutronen niet meer ideaal is. Als er dan een 'vreemd' deeltje een interactie ondergaat met een proton of neutron dan spreken we van een beta-verval of een omgekeerd beta-verval. Het is deze interactie die we een zwakke-wisselwerking noemen. Een beta-verval is een zwakke-wisselwerking. Geen van beide wordt dus eigenlijk aan mekaar toegeschreven. Dat is wat ik eigenlijk bedoelde in mijn vorig bericht met antwoord A.

HV

Waarom zou omdat de sterke kernkracht minder sterk werkt op het niveau van protonen en neutronen bij een niet juiste verhouding van beiden deze minder sterke kernkracht een interactie ondergaan met andere deeltjes (nucleonen?) en zo een beta verval ondergaan?

Beta verval vindt niet alleen maar plaats als de kern onstabiel is (een onstabiele kern kan spontaan splitsen in twee lichtere kernen). En wat bedoel je met een "vreemd" deeltje dat een interactie met een proton of een neutron hetgeen volgens jouw de zwakke wisselwerking is?

Ik dacht dat de zwakke wisselwerking een neutron omzet in een proton plus een elektron en een en een anti elektronneutrino (een d-quark vervalt onder uitzending van een W- in een u-quark waarna het W- deeltje vervalt in een elektron en een anti elektronneutrino).

[Denkertje70]

De sterke, zwakke, elektromagnetische kernkracht is één en de zelfde kracht die werkt op verschillende niveaus. Zo houd deze kracht quarks samen in protonen en neutronen, en houd ze protonen en neutronen samen in de kern van een atoom, deze kracht is dan bekend als de sterke-kernkracht. Toch is deze sterke-kernkracht niet even sterk op beide niveau's, zo is de sterke-kernkracht zwakker op het niveau van het samen houden van protonen en neutronen. Bij een onstabiele kern kan dit leiden tot het splitsen van deze kern in 2 lichtere kernen. Op het niveau van quarks is de sterke-kernkracht sterker, daarom dat gebonden quarks zich moeilijk laat scheiden.

Dat men nog geen onderliggende constructie heeft waargenomen wilt niet zeggen dat een onstabiele kern zich 'spontaan' splitst in 2 lichtere kernen. Het wilt alleen maar zeggen dat we nog niet alles doorgrond hebben. Ik persoonlijk heb nog geen tijd gehad om dit te verklaren met een onderliggende constructie vanuit de Quantum Singulariteit. Misschien één van mijn volgende denkpistes.

De Sterke-kernkracht is een kracht die quarks (geladen deeltjes) er toe zet zich neutraal te binden met andere quarks (andere geladen deeltjes). Op deze manier vormen zich hadronen zoals protonen en neutronen. Een proton bestaat uit 2 up-quarks en 1 down-quark, de 2 up-quarks willen zich neutraal binden met het down-quark, terwijl de up-quarks onderling beide afstoten, dit omdat ze geen neutraal deeltjes kunnen vormen. Daardoor bevind zich in de kern van een proton een negatieve lading met daaromheen draaiend de positieve lading. Bij een neutron net het omgekeerde, een kern van positieve lading met daaromheen draaiend negatieve lading.

Het is de buitenste positieve lading van een proton en de buitenste negatieve lading van een neutron die deze deeltjes samen houd door de sterke-kernkracht die op dit niveau zwakker is dan op het quark-niveau. De binnenste lading van proton en neutron worden 'afgeschermd' door die buitenste lading van beide en daarom heeft deze minder effect op het samenhouden van protonen en neutronen, het enige effect is dat ze de sterke-kernkracht zwakker maakt tussen de buitenste lading. Misschien ligt hier wel het denkpiste waarom 'sommige' onstabiele kernen splitsen in 2 lichtere kernen.

Het is ook de buitenste lading van protonen en neutronen die de stabiliteit bepaald van een atoomkern door de juiste verhouding protonen en neutronen. Minder neutronen in de kern leid tot een 'positievere' kern, meer neutronen leid tot een 'negatievere' kern. Het is deze positievere of negatievere lading van de kern die een heel zwakke sterke-kernkracht uitoefent op geladen deeltjes (quarks) buiten de kern om zich zo neutraal mogelijk te laden. Deze heel zwakke sterke-kernkracht, bekend als zwakke-kernkracht, zal wanneer zo een geladen deeltjes aanwezig is een zwakke-wisselwerking ondergaan met dit deeltje, bekend als (omgekeerd)beta-verval, dat opzicht een stabielere kern oplevert. Geladen deeltjes die in aanmerking komen voor een dergelijke zwakke-wisselwerking zijn elektronen en positronen.

Deze ontstaan wanneer een neutraal pion (u,ù) een neutrino innahleerd en vervalt tot een elektron/positron paar (3/1,1/3 + 1/1 > 4/1 + 1/4). Bij een onstabiele positievere kern wordt het elektron aangetrokken door de zwakke-kernkracht waarbij deze een interactie aangaat met een up-quark van een proton, die opzicht een down-quark oplevert, een neutrino en 1 hallow-quark. Het down-quark bind zich met de overgebleven up en down-quark van het proton tot een neutron (1/4 + 3/1,1/2,3/1 > 1/2,3/1,1/2 + 1:1 + 1:1 + 1/1). Het positron dat uit het verval van het pion is ontstaan wordt op het zelfde moment afgestoten door de onstabiele positievere kern door de zwakke-kernkracht en gaat een interactie aan met één van de elektronen die rond de kern draait, die een neutraal pion oplevert met een neutrino (4/1 + 1/4 > 3/1,1/3 + 1:1). Deze wisselwerking noemt een omgekeerd beta-verval en is een zwakke-wisselwerking. Uiteindelijke reactie is P + e > N en neutrino's en een hallow-quark die niet worden waargenomen omdat ze neutraal zijn.

Bij een onstabiele negatievere kern wordt het positron aangetrokken door de kern en ondergaat een reactie met een down-quark van een neutron, die opzicht een up-quark oplevert, een neutrino en een hallo-quark. Het up-quark bind zich met de overgebleven up en down-quark van het neutron tot een proton (4/1 + 1/2,3/1,1/2 > 3/1,1/2,3/1 + 1/1 + 1:1). Het elektron dat uit het pion verval is ontstaan wordt op het zelfde moment afgestoten door de onstabiele negatievere kern door de zwakke-kernkracht en gaat mee rond de kern draaien in het elektronen wolk. Deze wisselwerking noemt een beta-verval en is een zwakke-wisselwerking. Uiteindelijke reactie is N > P + e en een neutrino en een hallow-quark die niet word waargenomen.

Het is alleen wanneer de kern onstabiel is dat ze een zwakke-kernkracht uitoefent en een zwakke-wisselwerking kan ondergaan die een stabielere kern opleverd. Het pion dat bij het innahleren van een neutrino vervalt in een elektron/positron paar is de 'katalysator' bij het (omgekeerd)beta-verval. Daarvoor moet het pion zich wel bevinden tussen de elektronenwolk en de kern van een atoom. De kans dat een onstabiele atomen gecontamineerd worden door dergelijke pionen die dan ook nog eens een neutrino innahleren slinkt met het aantal elektronen die rond de kern draaien in het elektronenwolk. Dit omdat het pion zich moet worstelen door deze elektronenwolk vooraleer het zijn functie als 'katalysator' kan uitoefenen wachtend op een neutrino die deze reactie aanzet. Dit is falsifieerbaar.

De contaminatie van een atoom door pionen kan met niet beheersen, maar de invloed van neutrino's kan men in zekere maat beheersen en dus bepalen. Zo zou de halfwaardetijd van een onstabiele atomen langer zijn wanneer deze minder beïnvloed worden door neutrino's. Bij twee gelijke hoeveelheden onstabiele atomen, één waargenomen bovengronds waar veel invloed is door neutrino's, en één waargenomen ondergronds waar weinig invloed is van neutrino's. Tussen beide zou een verschil in halfwaardetijd moeten waargenomen worden indien deze hypothese juist is, ondergronds waargenomen halfwaardetijd zouden langer waarden moeten opleveren.

HV

[descheleschilder]

De kracht die een neutron en een proton bij elkaar houdt is niet e.m. van aard zoals jij beweert. Volgens jou bezit een neutron een negatieve buitenlaag en een proton een negatieve, waardoor zij elkaar aantrekken (een kracht die door jou de zwakke kernkracht wordt genoemd). De kracht die een neutron en proton bij elkaar houdt is echter niet e.m. van aard. Het is namelijk dezelfde kleurkracht die quarks in nucleonen bij elkaar houdt die ook de nucleonen bij elkaar houdt, door middel van een virtueel meson, dat op zijn beurt weer (in een heel gecompliceerd proces) via gluonen de nucleonen bindt.

Een neutraal pion (dat bestaat uit een superpositie van uú en dd' quarks: 1/√2uú-1/√2dd') dat een neutrino "inhaleert" kan bovendien niet vervallen in een elektron en een positron (jij beweert dat deze reactie wél kan plaatsvinden.

In het laatste deel van jouw schrijven zeg je dat de invloed van neutrino's onder de grond veel minder is dan de invloed van neutrino's onder de grond. ook dit is niet waar. De invloed van neutrino's is bovengronds gelijk aan de invloed ondergronds. bijna alle neutrino's, voornamelijk afkomstig van de zon, gaan dwars door de Aarde heen (omdat zij via hun enige beschikbare wisselwerking, namelijk de zwakke, vrijwel niet met materie reageren). Bekijk maar eens wat websites over neutrino's.

En wat bedoel je als je zegt dat een elektron in een kern een reactie aangaat met een up-quark waaruit vervolgens een down-quark, een neutrino en een "hallow"-quark ontstaan. Als een elektron een reactie aangaat met een up-quark kunnen daaruit nooit een down-quark en een neutrino uit voortkomen, dus is een "hallow"-quark dan misschien een soort compenserend deeltje om de reactie mogelijk te maken?

[Denkertje70]


De kracht die een neutron en een proton bij elkaar houdt is niet e.m. van aard zoals jij beweert. Volgens jou bezit een neutron een negatieve buitenlaag en een proton een negatieve, waardoor zij elkaar aantrekken (een kracht die door jou de zwakke kernkracht wordt genoemd). De kracht die een neutron en proton bij elkaar houdt is echter niet e.m. van aard. Het is namelijk dezelfde kleurkracht die quarks in nucleonen bij elkaar houdt die ook de nucleonen bij elkaar houdt, door middel van een virtueel meson, dat op zijn beurt weer (in een heel gecompliceerd proces) via gluonen de nucleonen bindt.

Hier moet ik je in bijtreden en je gelijk geven dat het samen houden van protonen en neutronen in een atoomkern niet 'elektromagnetisch' van aard is. Ik heb hier al eens ergens vermeld dat de sterke/zwakke/elektromagnetische en gravitationele krachten kunnen afgeleid worden uit één en de zelfde kracht, deze kracht is de quantum-magnetische kracht (zie mijn hypothese). Het samenhouden van quarks onderling in protonen en neutronen en het samenhouden van protonen en neutronen in een atoomkern is de sterke kernkracht die je kan afleiden uit de quantum-magnetische kracht, de fundamentele kracht. Uit deze kracht kan je ook de zwakke (zoals ik reeds gedaan heb), elektromagnetische en gravitationele krachten uit afleiden. Het gluon is een fenomeen dat tussen geladen deeltjes plaats vind terwijl ze zich binden door de sterke kernkracht, het helpt geladen deeltjes zich naar mekaar toe te bewegen, dat ze mekaar vinden (wordt uitgelegd in mijn gluon-constructie die ik ga posten binnenkort, dus even geduld).


Een neutraal pion (dat bestaat uit een superpositie van uú en dd' quarks: 1/√2uú-1/√2dd') dat een neutrino "inhaleert" kan bovendien niet vervallen in een elektron en een positron (jij beweert dat deze reactie wél kan plaatsvinden.
In het laatste deel van jouw schrijven zeg je dat de invloed van neutrino's onder de grond veel minder is dan de invloed van neutrino's onder de grond. ook dit is niet waar. De invloed van neutrino's is bovengronds gelijk aan de invloed ondergronds. bijna alle neutrino's, voornamelijk afkomstig van de zon, gaan dwars door de Aarde heen (omdat zij via hun enige beschikbare wisselwerking, namelijk de zwakke, vrijwel niet met materie reageren). Bekijk maar eens wat websites over neutrino's.

Er zijn 2 soorten neutraal pionen, het up-quark/up-antiquark (u,ù = 3/1,1/3) en het down-quark/down-antiquark (d,d` = 1/2,2/1) paar. Ik heb het vooral over het pion up-quark/up-antiquark paar (3/1,1/3). Ik verontschuldig mij dat ik jou de indruk heb gegeven dat een zulk pion bij het innahleren van een neutrino (1:1) altijd vervalt in een elektron/positron (4/1 + 1/4) paar, dit is niet zo. Ik doelde daar alleen maar op indien een zulke harmonie plaatsvond. In realiteit is het inderdaad zo dat een zulk pion tot miljoenen keer wordt bestookt met neutrino's (1:1) zonder interactie. Wanneer dit toch leid tot een interactie dat in 99% van de gevallen dat een zulk pion vervalt in een 'lager' pion en fotonen creëert, dit omdat er geen harmonie plaatsvind (3/1,1/3 + 1:1 > 2/1,1/2 + 0 + 0) , het pion vervalt naar een down-quark/down-antiquark (1/2,2/1) paar en 2 singulariteiten (0). Een up-(anti)quark heeft een grotere lading dan een down-(anti)quark, dus het magnetisch veld rond een up-(anti)quark is sterker dan dat van een down-(anti)quark, wanneer dus een up-quark/up-antiquark pion vervalt in een down-quark/down-antiquark pion wordt het verschil van het magnetisch veld uitgezonden in fotonen (elektromagnetische reactie). In 1% van de gevallen gaat een neutrino (1:1) een harmonische interactie aan met een pion (3/1,1/3) en vervalt deze naar een elektron/positron (4/1 + 1/4) paar (3/1,1/3 + 1:1 > 4/1 + 1/4).


En wat bedoel je als je zegt dat een elektron in een kern een reactie aangaat met een up-quark waaruit vervolgens een down-quark, een neutrino en een "hallow"-quark ontstaan. Als een elektron een reactie aangaat met een up-quark kunnen daaruit nooit een down-quark en een neutrino uit voortkomen, dus is een "hallow"-quark dan misschien een soort compenserend deeltje om de reactie mogelijk te maken?


Bekijk deze illustratie eens.

Een hallow-quark is de kern van alle andere quarks (zie hier quarktabel blz 14), het is de eerste quark die ontstaan is bij het vormen van een universum in het Quantum, het is tevens het eerste deeltje dat over een massa beschikt, het zou wel eens het higss-deeltje kunnen zijn. Alle donkere materie bestaan uit hallow-quarks, het is de enige quark die niet geladen is en dus geen sterk-kernkracht uitoefent op andere quarks en dus alleen maar een gravitationele interactie ondergaat met andere quarks. Lees verder mijn hypothese wil je de opbouw van materie begrijpen verklaar vanuit de Quantum Singulariteit.

Wees steeds bewust dat dit een hypothese is die een andere verklaring geeft dan bestaande theorieën.

HV

[descheleschilder]

Zijn quantini's nou elkaars anti-deeltje of twee op zichzelf staande deeltjes?