Donkere- en anti materie

[schaakspeler]

Hallo iedereen,

Een aantal dagen geleden kregen we de opdracht mee om een voordracht te houden over iets wat jouw interesseert omtrent fysica (6e middelbaar België, 17 jaar).

Nu heb ik me altijd wel geïnteresserd in mysteries. Dit zijn zaken zoals: aliëns, de geldput, tijdreizen, ..., donkere materie en anti materie.

Ik koos dan ook deze 2 onderwerpen voor mijn 10 minuten durende presentatie.

Dit is zo wat ik er ongeveer over weet.

Anti materie: e=mc², hieruit volgt dat een grote hoeveelheid energie kan omgezet worden in materie. er wordt echter neit alleen materie gevormd, maar ook een even grote hoeveelheid anti materie. Bij het onstaan van het universum, was er heel veel energie, deze vormde zowel materie als anti materie. Nu is deze anti materie er niet meer. mogelijke verklaring: De natuur heeft een kleine voorkeur voor materie. Toen de enrgie werd ogmezet in amterie ontstond er iets meer materie dan anti materie. De materie en anti materie botsten in elkaar en lieten heel veel energie vrij. Doordat er iets meer materie was, had deze geen anti materie meer om mee te botsen. Wij zijn dus het overblijfsel van de big bang.

Donkere materie: Tijdens de studie van sterrenstelsels stelde men vast dat er te weinig materie aanwezig was, opdat de zwaartekracht van het sterrenstelsel groot genoeg zou zijn om alle sterren bij haar te houden. Men berekende dat er 160 keer meer materie moest zijn dan er zichtbaar was, deze materie noemt men donkere materie.

Donkere enrgie: Men steld vast dat het universum uitbreid aan een exponentieel tempo. Hiervoor moet er echter energie aanwezig zijn die we niet kunnen zien, deze wordt donkere energie genoemd.

Verder zou ik in mij voordracht het ook nog hebben over strangelets, maar dit lijk me wat te moeilijk?

Zoals je kan zien is mijn kennis omtrent dit onderwerp nog heel beperkt, graag had ik er dan ook nog wat meer over geleerd. Kunnen jullie deze concpten iets voor mij verduidelijken of weten jullie toevallig goede online bronnen die ik zou kunnen raadplegen voor meer informatie (engels is geen probleem).

Eén vraag waar ik nog mee zit. als we anti materie maken, hoe kunnen we deze dan bewaren, aangezien deze dan toch direct botst met materie en zo omgezet wordt in energie?

Alvast bedankt voor alle moeite.

Groetjes

Louis

[Het Knorrepotje]

Zoals jij zegt is anti-materie volgens mij niet op te slaan. Het botst met onze huidige materie, en valt daarmee uit elkaar in energie.

Over de rest van de onderwerpen weet ik zelf ook niet veel. (Zo'n beetje wat jij weet..) Maar ik kan je zeker aanraden, om als je het heelal en dit soort zaken interessant vind, de serie "Through the Wormhole" te kijken.

Dit is een serie over het heelal, en alle grote vragen daarvan. Daarin is vast wel een aflevering over donkere materie.

[Michel Uphoff]

Antimaterie kan in theorie mbv. magnetische velden worden opgesloten, bijvoorbeeld met een Penningtrap of een Atomic_trap.

Maar dat dat in de praktijk niet eenvoudig is, blijkt wel uit dit berichtje van Cern:

Antihydrogen atoms are produced in a vacuum at CERN, but are nevertheless surrounded by normal matter. Because matter and antimatter annihilate when they meet, the antihydrogen atoms have a very short life expectancy. This can be extended, however, by using strong and complex magnetic fields to trap them and thus prevent them from coming into contact with matter. The ALPHA experiment has shown that it is possible to hold on to atoms of antihydrogen in this way for about a tenth of a second: easily long enough to study them. Of the many thousands of antiatoms the experiment has created, ALPHA’s latest paper reports that 38 have been trapped for long enough to study.

Meer over donkere materie / energie en de zoektocht daarnaar vind je onder meer in DEZE berichten.

[RES]

'Positronium ( Ps) is een systeem dat bestaat uit een elektron en zijn antideeltje, een positron, samengebonden door elektromagnetische krachten tot een "exotisch atoom". De toestanden waarin het systeem kan verkeren zijn vergelijkbaar met die van een waterstofatoom (samengebonden elektron en proton). Echter, de energieniveaus en emissie/absorptiespectraallijnen liggen ongeveer half zo dicht bij elkaar als bij het waterstofatoom.
 
http://nl.wikipedia.org/wiki/Positronium

[Marko]

The system is unstable: the two particles annihilate each other to produce two gamma-ray photons after an average lifetime of 125 picoseconds or three gamma-ray photons after 142 nanoseconds in vacuum, depending on the relative spin states of the positron and electron.
 
http://en.wikipedia.org/wiki/Positronium
 

[cock]

Materie en antimaterie annihileren mekaar in een flux van pure energie, lees ik weleens. De vraag is wat is pure energie.
Bovendien lijkt er ook een samenhang te bestaan zonder annihilatie zoals beschreven door Res:

Positronium ( Ps) is een systeem dat bestaat uit een elektron en zijn antideeltje, een positron, samengebonden door elektromagnetische krachten tot een "exotisch atoom".

Vragen: - Waarin verschilt "zuivere energie, van gewone energie (vermogen tot arbeid)?
             - Waarom annihileert het bovenbeschreven "exotisch atoom niet tot "pure energie"?

[Marko]

Er is geen verschil. Energie is energie, en annihilatie is anniilatie. Bij annihilatie wordt materie omgezet in energie.

[cock]

Dank u Marco, maar ,het is geen antwoord op de vraag waarom het "positronium" waarover sprake bij Res, (post 4), niet annihileert. (annihilateert?). Of bestaat dit "positronium" maar een fractie van de tijd, voor annihilatie?

[Marko]

Het annihileert wel, zoals in de Engelse tekst ook wordt gezegd.

[cock]

 
Het annihileert wel, zoals in de Engelse tekst ook wordt gezegd.

Chad Orzel, in antwoord op een gelijkaardige vraag (zie internet), ook andere deskundigen antwoorden op een gelijkaardige manier.
 
"The idea that an electron coming sort of close to a positron will inevitably annihilate with is comes from the same sort of misconception that leads people to think that objects coming sort of close to a black hole will inevitably fall in. Neither one is inevitable, because the effect of both forces is just to pull the objects toward one another, which may or may not lead to a collision that consumes them, depending on the details of the motion of the particles before they begin interacting"
.
Chad Orzel is an Associate Professor in the Department of Physics and Astronomy at Union College specializing in atomic, molecular, and optical physics. Kan jij het beter Marco?

[Marko]

Chad Orzel, in antwoord op een gelijkaardige vraag (zie internet), ook andere deskundigen antwoorden op een gelijkaardige manier.
 
"The idea that an electron coming sort of close to a positron will inevitably annihilate with is comes from the same sort of misconception that leads people to think that objects coming sort of close to a black hole will inevitably fall in. Neither one is inevitable, because the effect of both forces is just to pull the objects toward one another, which may or may not lead to a collision that consumes them, depending on the details of the motion of the particles before they begin interacting"
.
Chad Orzel is an Associate Professor in the Department of Physics and Astronomy at Union College specializing in atomic, molecular, and optical physics. Kan jij het beter Marco?

 
Wat ik in ieder geval beter kan is het geven van een bronverwijzing. "zie internet", kom op zeg. 
 
Wat ik niet beter kan is de manier waarop jij zaken uit hun verband weet te trekken. 
 
Wat meneer Orzel hier zegt is dat een positron en een elektron elkaar niet als vanzelf zullen annihileren, enkel en alleen omdat ze in elkaars buurt zijn. Maar dat is ook niet wat op de door mij genoemde Wikipedia-pagina over positronium staat.
 
Daar gaat het om een elektron en een positron in een bepaalde configuratie, en voor die configuratie geldt, hoeveel uit zijn verband gerukte citaties je er ook aan spendeert, dat deze niet stabiel is en dat annihilatie zal optreden.
 
Om aan te sluiten bij de woorden van Orzel: De details van de beweging van beide deeltjes vóór zij interactie beginnen te vertonen zijn bij positronium zodanig dat annihilatie het resultaat is.

[Michel Uphoff]

@RES: Echter, de energieniveaus en emissie/absorptiespectraallijnen liggen ongeveer half zo dicht bij elkaar als bij het waterstofatoom.

Positronium is dus niet 'donker', en valt daarme af als kandidaat voor donkere materie.

Hiernaast is de gemelde extreem korte levensduur een genadeslag voor de kandidatuur, maar ook het benodigde aantal elektronen om een toereikende massa te verkrijgen is onverklaarbaar; er zouden ongeveer 4600 keer zo veel elektron/positronparen als protonen in het heelal moeten voorkomen wat in geen enkel ontstaansmodel past.

De door annihilerend positronium uitgezonden gammastraling kan gezien het feit dat die prima meetbaar is ook geen kandidaat zijn voor donkere energie. Gelukkig maar, wat de stralingsniveau's daardoor veroorzaakt zouden immens zijn.

Positronium is ook geen antimaterie maar een instabiele toestand van materie en antimaterie.

Kortom, waarom voer je dit positronium in een topic over antimaterie, donkere materie en -energie zonder verdere toelichting op?

[cock]

Wat ik in ieder geval beter kan is het geven van een bronverwijzing. "zie internet", kom op zeg.
 

Je hebt een punt Marco, daarom deze verwijzing.
 
http://physics.stackexchange.com/questions/236/how-does-positronium-exist
 

Positronium is dus niet 'donker', en valt daarme af als kandidaat voor donkere materie.
 

Zoals gewoonlijk zal je wel gelijk hebben Michel Uphoff. Positronium is inderdaad te instabiel om kandidaat te zijn, maar het is wel een interessant verschijnsel.
Maar om verder over donkere materie te spreken, ik lees in "Dertien keer onverklaarbaar", Michaël Books, uitg. Veen Magazines, 2009, op pagina 36 dat er zoiets bestaat als Modified Newtonian Dynamics (MOND), die in de wetenschappelijke wereld ophef heeft gemaakt. In het kort komt het erop neer dat de zwaartekrachtswet van Newton zo wordt aangepast dat dat de zwaartekracht op grote afstanden net iets sterker is.

[Michel Uphoff]

Mond, wimps, macho's, rambo's, enorme hoeveelheden mini black holes en/of bruine en zwarte dwergen, natuurconstanten die niet constant zouden zijn op voldoende grote tijd- en afstandsschaal, standaard kaarsen als Ia supernova's zijn wellicht niet altijd even lichtsterk, het vijfde element (<i>quinta essentia, oftewel quintessence ) </i>er zijn nogal wat opties bedacht om donkere materie te verklaren. 
 
Van een van de meest veelbelovende kandidaten, de Wimp, is tot op heden geen spoor ontdekt.
 
Zie ook dit topic.

[cock]

er zijn nogal wat opties bedacht om donkere materie te verklaren.
 

Dat is nu juist het leuke (?) aan Modified Newtonian Dynamics (MOND), dat het de fenomenen die toegeschreven worden aan zwarte materie, verklaard zonder specifieke zwarte materie deeltjes.
Het is inderdaad boeiend en lichtjes hilarisch om te lezen welke kandidaten men voor zwarte materie heeft uitgevonden, en hoeveel geld men aan de exotische installaties om Wimp te vinden heeft besteed, Zou het dan niet kunnen dat men eens moet zoeken naar een nieuw paradigma in dit verband?