energie omzetten in massa

[Bladerunner]

Laten we niet vergeten dat de oerknal theorie niet verklaard waarom hij ontstond en hoe het was gesteld met fotonen etc. vóór de 'knal'. We weten alleen met redelijke zekerheid (vanwege ondersteunende waarnemingen) dat hij plaatsvond en wat er in de eerste extreem kleine fracties van seconden na het begin gebeurd zou moeten zijn. Vanaf de Planck seconde kunnen we theoretiseren over wat er gaande was.
 
Nu ontstaat elektromagnetische straling (dus fotonen) alleen als een deeltje met lading versneld wordt. Maar gaan we er vanuit dat alles in een singulariteit begon dan kan dit geladen deeltje geen fermion zijn geweest zoals b.v. een elektron of een neutrino want die kunnen niet allemaal op de zelfde plek zitten.
Nu heeft alleen het W-Boson (wat net als een foton wel op de zelfde plek kan vertoeven) een lading en zou dus een foton kunnen produceren want W-Bosonen kunnen plus of min zijn en hebben dus een anti-deeltje. Komen deze samen dan komt er een foton vrij en omdat het W-boson een van de zwaardere deeltjes is (zwaarder dan een ijzer kern) met een energie van ruim 80 GeV levert dit dus energierijke straling op. De vraag is echter of deze bosonen in de singulariteit bestonden of dat ze gedurende de eerste Planck seconde ontstonden en toen pas fotonen zijn gaan produceren.
Hoe dan ook: de 'allereerste' fotonen konden niet zijn ontstaan door interactie met massa als men daar materie mee bedoeld want dat bestond nog niet.
 
Aangezien uit twee fotonen een deeltjes-paar kunnen ontstaan zoals een elektron en een positron en deze bij samenkomen elk weer een foton produceren ontstaat er in ieder geval direct na de oerknal een continue lopend proces van deeltjes creatie en vernietiging.
Maar in de singulariteit moet er dus iets gebeurd zijn dat dit proces op gang bracht en het W-Boson is de enige kandidaat dat de eerste fotonen kan hebben geproduceerd al dan niet in de singulariteit als trigger of er vlak daarna.
 
Als er al fotonen in de singulariteit zaten dus vóór de oerknal dan kan dit volgens onze natuurwetten alleen verklaard worden als we aannemen dat die singulariteit het gevolg is van iets anders zoals de eerder genoemde 'brane hypothese'.
 
Er zijn trouwens ook theorieën waaronder deze die spreken over een koud begin en/of het juist ontbreken van de singulariteit en daarmee ook de vraag hoe de natuurwetten in elkaar zaten omdat de huidige niet gewerkt konden hebben in de singulariteit vanwege de oneindige dichtheid daarin.
 
 
"Ook een proton bestaat weer voor het grootste gedeelte uit lege ruimte met quarks en misschien geldt dat voor de quarks ook weer en zo verder."
 
Dat kun je niet zo stellen. Atomen bestaan inderdaad voor een groot deel uit lege ruimte omdat elektronen op een vrij 'grote' afstand van de kern zitten. Maar om nu het zelfde te zeggen over protonen klopt niet meer. Quarks worden bij elkaar gehouden door het gluon en quarks hebben altijd de neiging naar elkaar te gaan. Quarks komen onder normale omstandigheden in de natuur ook niet vrij voor. Dus terwijl een atoom vanwege de ruimte tussen kern en elektronenwolk vrij veel lege ruimte bevat heeft een enkel proton dat niet want de sterke kernkracht houdt de quarks zo dicht op elkaar dat je niet meer echt van een 'lege' ruimte kunt spreken.

[bobbejaan]

"Ook een proton bestaat weer voor het grootste gedeelte uit lege ruimte met quarks en misschien geldt dat voor de quarks ook weer en zo verder."
 
Dat kun je niet zo stellen. Atomen bestaan inderdaad voor een groot deel uit lege ruimte omdat elektronen op een vrij 'grote' afstand van de kern zitten. Maar om nu het zelfde te zeggen over protonen klopt niet meer. Quarks worden bij elkaar gehouden door het gluon en quarks hebben altijd de neiging naar elkaar te gaan. Quarks komen onder normale omstandigheden in de natuur ook niet vrij voor. Dus terwijl een atoom vanwege de ruimte tussen kern en elektronenwolk vrij veel lege ruimte bevat heeft een enkel proton dat niet want de sterke kernkracht houdt de quarks zo dicht op elkaar dat je niet meer echt van een 'lege' ruimte kunt spreken.

Ik denk niet dat dit klopt.
 
Als er alleen sprake was van de werking van de gluconen, zouden de quarks aan elkaar zitten vastgeplakt.
Volgens dezelfde redenering zouden dan ook alle electronen in de kern storten.
 
Ik ga er dus van uit, dat hetzelfde principe dat electronen in hun baan houdt, ook de quarks gescheiden houdt.
Dat is ook wel zo prettig voor de ladingen.
 
Ik eigenlijk erg benieuwd wat er zou gebeuren, als je drie quarks aan elkaar plakt.
Zouden de ladingen elkaar dan opheffen? (die twee maal 2/3 en die eenmaal -1/3, dat dat 1 lading van 1 wordt)
Maar waarschijnlijk zal dat dus niet kunnen.

[Bladerunner]

"Als er alleen sprake was van de werking van de gluconen, zouden de quarks aan elkaar zitten vastgeplakt."
 
Dat zitten ze dus ook.
 
"Volgens dezelfde redenering zouden dan ook alle electronen in de kern storten."
 
Nee want quarks hebben heel andere eigenschappen dan elektronen.
Quarks trekken elkaar aan omdat ze naast de gewone lading ook de z.g.n. kleur lading hebben. Elektronen trekken elkaar niet aan en het is hun energie die bepaald hoe groot de afstand is tot de atoomkern. Naarmate ze dichter bij de kern komen wordt de interactie daarmee groter maar hun energie minder en omgekeerd. De laagst mogelijke energie van een elektron levert dus een minimale afstand tot de kern op en zijn er extreme omstandigheden nodig om een elektron in een proton te drukken (waardoor er een neutron ontstaat) zoals het geval is in een neutronenster.
 
Quarks hebben dus andere eigenschappen dan elektronen. Want terwijl elektronen alleen een lading hebben, hebben quarks ook nog eens een z.g.n. "kleur lading". Quarks trekken elkaar aan en naarmate de afstand groter wordt is de kracht daarvan namelijk evenredig. Dus hoe korter de afstand hoe kleiner die kracht. (Quarks zijn fermionen en die kunnen niet op de zelfde plek zitten dus een minimale afstand is nodig) Het gluon zorgt er dan via de sterke kernkracht voor dat protonen die immers uit quarks bestaan niet zomaar uit elkaar vallen. Het bereik van die kernkracht is slechts 10^-15 m of te wel 1 femtometer. En een proton of neutron die beide uit 3 quarks bestaan (van 2 verschillende types) zijn iets kleiner dan die reikwijdte. (een proton heeft een 'radius' van 0,875 femtometer. ) Waardoor deze deeltjes elkaar aantrekken ondanks de gelijke ladingen die resulteert uit de ladingen van de drie quarks want de sterke kernkracht heeft ook een interactie met zichzelf. Als dus quarks verder weg zouden zitten van elkaar waardoor er dus een 'lege ruimte' ontstaat in het proton dan reikt de sterke kernkracht niet ver genoeg en zouden atoomkernen niet gevormd kunnen worden.
 
De reikwijdte van de kernkracht die de quarks van een proton bij elkaar houdt is niet de kracht die ook een elektron beïnvloed want dat is de elektromagnetische en de zwakke kracht.
 
Een proton is dus 0,875 femtometer 'groot'. Kijken we echter naar de afstand van b.v. het elektron in een waterstof atoom dan is dat 5,3 x 10^-11 m wat bekend staat als de Bohr Radius. Nu was dus het proton in de orde van 0,875 x 10^-15 dus staat het elektron in het waterstof atoom een factor 10.000 verder weg dan de straal van het proton.
Bij een atoom kun je dus wel spreken over lege ruimtes maar gebruik je die term ook voor een samengesteld deeltje als een proton dan ben je wel hele kleine krenten aan het wegen.
 
"Zouden de ladingen elkaar dan opheffen?"
 
Een proton bestaat dus uit twee z.g.n 'up quarks' en één 'down quark'. De twee up-quarks hebben een lading van +2/3 en de down quark -1/3 en dat resulteert in een lading van 1 voor het proton. (Dat is dus inderdaad een gewone optelsom) Het neutron heeft het omgekeerde (dus één up-quark en twee down-quarks) en krijgt een lading van 0.
Afhankelijk dus van het type quark (er zijn er in totaal 6) heeft een samengesteld deeltje zoals een proton een lading van +1,0 of -1 want quarks hebben zelf een lading van 2/3 of -1/3.
 
"Ik eigenlijk erg benieuwd wat er zou gebeuren, als je drie quarks aan elkaar plakt."
 
Zoals gezegd: quarks komen onder normale natuurlijke omstandigheden niet vrij voor en dat betekend dat ze spontaan voor de creatie van deeltjes zoals protonen zorgen. (Quarks zijn immers de bouwstenen van dat soort deeltjes) Alleen onder extreme omstandigheden zoals een fractie na de oerknal had je vrije quarks in de extreem dichte 'oer soep'. Maar omdat quarks dus een grotere aantrekking op elkaar hebben bij een groter wordende afstand (tot aan een 'breekpunt' overigens) en het heelal gedurende een heel kort moment snel uitzette (de inflatie periode) konden er dus spontaan deeltjes als protonen en neutronen via de aanwezige gluons en quarks ontstaan. (Er kunnen overigens ook deeltjes ontstaan die uit twee quarks bestaan of juist meer dan drie zoals de mesons.)

[bobbejaan]

Nee want quarks hebben heel andere eigenschappen dan elektronen.
Quarks trekken elkaar aan omdat ze naast de gewone lading ook de z.g.n. kleur lading hebben. Elektronen trekken elkaar niet aan en het is hun energie die bepaald hoe groot de afstand is tot de atoomkern. Naarmate ze dichter bij de kern komen wordt de interactie daarmee groter maar hun energie minder en omgekeerd. De laagst mogelijke energie van een elektron levert dus een minimale afstand tot de kern op en zijn er extreme omstandigheden nodig om een elektron in een proton te drukken (waardoor er een neutron ontstaat) zoals het geval is in een neutronenster.

Om een neutron te maken, heb je buiten een electron en een proton ook nog een neutrino nodig en een beetje energie.
 
 
 
 

Quarks hebben dus andere eigenschappen dan elektronen. Want terwijl elektronen alleen een lading hebben, hebben quarks ook nog eens een z.g.n. "kleur lading". Quarks trekken elkaar aan en naarmate de afstand groter wordt is de kracht daarvan namelijk evenredig. Dus hoe korter de afstand hoe kleiner die kracht. (Quarks zijn fermionen en die kunnen niet op de zelfde plek zitten dus een minimale afstand is nodig) Het gluon zorgt er dan via de sterke kernkracht voor dat protonen die immers uit quarks bestaan niet zomaar uit elkaar vallen. Het bereik van die kernkracht is slechts 10^-15 m of te wel 1 femtometer. En een proton of neutron die beide uit 3 quarks bestaan (van 2 verschillende types) zijn iets kleiner dan die reikwijdte. (een proton heeft een 'radius' van 0,875 femtometer. ) Waardoor deze deeltjes elkaar aantrekken ondanks de gelijke ladingen die resulteert uit de ladingen van de drie quarks want de sterke kernkracht heeft ook een interactie met zichzelf. Als dus quarks verder weg zouden zitten van elkaar waardoor er dus een 'lege ruimte' ontstaat in het proton dan reikt de sterke kernkracht niet ver genoeg en zouden atoomkernen niet gevormd kunnen worden.
 

U spreekt uzelf tegen.
Aan de ene kant zegt u, dat de quarks aan elkaar zitten vastgeplakt, maar aan de andere kant zegt u, dat dat de aantrekkingskracht groter wordt, naarmate de afstand toe neemt.
U zult dus voor een van de twee moeten kiezen.
 
Wat gebeurt er overigens op de grens van de sterke kernkracht?
Ik neem aan, dat daar de kracht naar nul gaat, per slot van rekening is het de grens van die kracht.
De toename van die kracht is dus maar erg lokaal.
 
U geeft ook een grootte aan voor het bereik van de kernkracht en de grootte van een proton, maar hoe groot is een quark dan?
 
 
 

 
Een proton bestaat dus uit twee z.g.n 'up quarks' en één 'down quark'. De twee up-quarks hebben een lading van +2/3 en de down quark -1/3 en dat resulteert in een lading van 1 voor het proton. (Dat is dus inderdaad een gewone optelsom) Het neutron heeft het omgekeerde (dus één up-quark en twee down-quarks) en krijgt een lading van 0.
Afhankelijk dus van het type quark (er zijn er in totaal 6) heeft een samengesteld deeltje zoals een proton een lading van +1,0 of -1 want quarks hebben zelf een lading van 2/3 of -1/3.
 

Ik bedoel eigenlijk wat er met de ladingen zelf gebeurt.
Het totaal van de ladingen blijft uiteraard 1.
Als je een electron en een positron bij elkaar brengt, eindig je met twee fotonen.
 
Ik vroeg mij af, - in het theoretische geval dat die drie quarks samenkomen - of die ladingen samensmelten tot 1 lading van 1, of dat het 3 aparte ladingen blijven.
 
Een bijkomende vraag is nog: wat gebeurt er met een quark als die bij botsingen in een deeltjesversneller buiten het bereik van de sterke kernkracht komt?
Dan hoeft die in theorie nooit meer bij de andere twee quarks terecht te komen.