Eigen theorie van deeltjesfysica

[Dr.Gallons]

Met alle respect maar deze opmerking is puur uit de lucht gegrepen. (Door onterechte verwachtingen?) Als u het afdoende kunt bewijzen, zal ik het accepteren.

De elektronen verdeling moet symmetrisch zijn onder de zelfde symmetrie-groep als een tetraëder. Met twee elektronen wordt dit automatisch een punt in het centrum.

Wat je zou kunnen doen is kijken wat de kracht is van 3 protonen op de vierde (geen elektronen dus) en van hieruit beredeneren waar de elektronen moeten komen.

[tjbmp]

Mijn wiskundige vaardigheid om dit af te maken is helaas onvoldoende. Wellicht kan iemand mij helpen.

Een model van een heliumkern

in de stijl van Uiterwijk Winkel.

De heliumkern bevat 4 protonen en 2 elektronen.

Beperkingen

We onderzoeken, of een model zuiver op grond van de elektrische krachten stabiel kan zijn. De protonen en elektronen beschouwen we als harde bollen zonder spin. De ‘ouderwetse’ kernkrachten spelen geen rol.

De modellering

Beschouw de tetraëder ABCD. De ribben hebben lengte 4 willekeurige lengte-eenheden waarvan de orde van grootte de femtometer is. Op de hoekpunten bevinden zich de 4 protonen.

Het midden van BC is P. Het midden van AD is T het midden van TP is R.

R is het meetkundige massamiddelpunt van de tetraëder.

Ergens tussen R en T is punt S. Hier zit een elektron.

Ergens tussen Pen R zit punt Q. Daar zit het andere elektron.

Even hardop nadenken:

De elektronen in het midden stoten elkaar af, en worden bovendien harder aangetrokken door de twee protonen waar ze bij in de buurt staan, dan door de andere twee. Die elektronen komen dus een flink eind uit elkaar te staan, bijna helemaal in P en T.

Wat er dan aan de hand is, is dat de kern uit elkaar is gevallen in twee rijen, in de vorm proton-elektron-proton. En naarmate het elektron P verder van protonen A en D verwijderd wordt, en T van B en C, wordt de binding tussen de rijen steeds zwakker. Ik ben bang dat dan de afstotende kracht tussen de protonen onderling groter wordt dan de aantrekkingskracht tussen de elektronen en protonen.

Ik zou even brainstormen over een andere opstelling, want dit wordt knap lastig

[thermo1945]

De elektronen in het midden stoten elkaar af, en worden bovendien harder aangetrokken door de twee protonen waar ze bij in de buurt staan, dan door de andere twee. Die elektronen komen dus een flink eind uit elkaar te staan, bijna helemaal in P en T.

Reken me dat even voor!

[tjbmp]

Reken me dat even voor!

We houden het zo simpel mogelijk, dus we nemen de afstand AB=4 (wat je zelf hebt gekozen), de lading van de protonen=1, en de constante van coulomb is 1. De wet van coulomb wordt dan

\(\frac{1}{r^2}\)

. Eens?

De protonen heten A, B, C en D, net als 'hun' hoekpunten. De electronen zijn S en Q, het midden had je R genoemd, en P en T waren de middens van respectievelijk BC en AD.

Stel, de electronen bevinden zich precies om de middens van lijnstukken PR en TR. Je schreef dat PR en TR beiden

\(\sqrt{2}\)

, dus is de afstand SQ dat ook. De kracht tussen de electronen is dan dus

\(\frac{1}{\sqrt{2}^2} = \frac{1}{2} \)

precies weg van het midden R. Mee eens?

De afstand van proton A naar electron S (de korte afstand) is

\(\sqrt{AT^2 + TS^2}\)

(stelling van Pythagoras). AT is 2, TS is ½ TR = ½ √2. Invullen geeft

\(\sqrt{2^2 + (\frac{1}{2}\sqrt{2})^2} = \sqrt {4 \frac {1}{2}}\)

. De aantrekkingskracht van A op S (en vise versa natuurlijk) is

\(\frac {1}{r^2} = \frac {1}{\sqrt {4 \frac {1}{2}}^2} = \frac{2}{9}\)

. En ook proton D geeft diezelfde kracht. Merk op dat al die krachten tot nu toe steeds al dan niet geheel van het midden af zijn gericht. De enige hoop zou nu zijn dat de protonen B en C nog genoeg aan electron S trekken om de resultante op nul te krijgen.

De afstand BS is (weer volgens Pythagoras)

\(\sqrt{BP^2 + PS^2} = \sqrt {2^2 + (1\frac {1}{2}\sqrt{2})^2} = \sqrt {8 \frac {1}{2}}\)

. De bijbehorende kracht is dan

\(\frac{1}{\sqrt{8 \frac {1}{2}}^2} = frac{2}{17}\)

, net niet in de richting van R.

Even korte samenvating van krachten op S:

Weg van R:

\(F_Q = \frac{1}{2}\)

\(F_A = \frac{2}{9}\)

\(F_D = \frac{2}{9}\)

Naar R toe:

\(F_B = \frac{2}{17}\)

\(F_C = \frac{2}{17}\)

In vectorrekenen ben ik niet echt goed, dus als je tijd over heb kan je de resultante nog eens uitrekenen. Maar ik zie zo al dat alleen al de kracht van de electronen onderling genoeg is om ze uit elkaar te drijven.

Conclusie: S en Q komen verder van elkaar te staan. Gevolg:

\(F_Q\)

neemt af,

\(F_A\)

en

\(F_D\)

nemen toe, en het belangrijkste:

\(F_B\)

en

\(F_C\)

nemen af. En die laatsten waren nou juist de krachten die electron S in de kern te houden....

[tjbmp]

Probeer anders eens een octaëdermodel: Vier protonen in een vierkant, met electronen ergens boven en onder het midden. Ik denk dat dat wat stabieler is. Ga maar na.

De electronen duwen elkaar precies van het midden af, en door de symmetrie is de resultante van de aantrekkingskracht van de protonen precies op het midden gericht. Daar krijg je een mooie evenwichtssituatie. En met wat geluk is de afstand proton-electron precies goed genoeg om de afstotingskracht tussen de protonen onderling op te heffen

Maar dat ga ik morgen maar eens rustig uitrekenen.

[thermo1945]

We houden het zo simpel mogelijk, dus we nemen de afstand AB=4 (wat je zelf hebt gekozen), de lading van de protonen=1, en de constante van coulomb is 1. De wet van coulomb wordt dan

\(\frac{1}{r^2}\)

, dus is de afstand SQ dat ook.

Helaas nee. Je hebt nu een andere ruimtelijke figuur. Nu is PR =RT = 2! Bedoelde je jouw oktaeder??

[thermo1945]

Probeer anders eens een octaëdermodel: Vier protonen in een vierkant, met elektronen ergens boven en onder het midden.

Vierkant met protonen; zijden 4. Centrum is R.

Elektron in P op hoogte x. AQ² = x² + 8.

F_AQ = 16/(x² + 8).

De component richting R is 16/(x² + 8) x x/√(x² + 8). Die is er 4x.

De elektronen stoten elkaar af met 1/(4x²).

Gelijkstellen; kwadrateren; derdewortel nemen. Leidt tot evenwicht als x ≈ 0,32.

De elektronen kunnen zo in evenwicht blijven.

Nu de krachten op het proton in A nog bekijken. Als de resulterende kracht op R gericht is, kan A in evenwicht blijven

In dat geval is het model goed voor een stabiele heliumkern.

F_{B op A} = F_{D op A} = 1. Hun resultante is F_BD = √2 van R af.

F_{B op A} = 1/2 van R af.. Deze gecombineerd met F_BD geeft F_BCD = (√2) + (1/2) van R af.

Nu hopen, dat de twee elektronen hard genoeg aan A trekken.

We zagen al: de component van F_AQ richting R = 16/(x² + 8) x x/√(x² + 8).

De component van het andere elektron is even groot en dezelfde kant op.

De resulterende kracht op A is dan 2 x 16/(x² + 8) x x/√(x² + 8) - {(√2) + (1/2)} met x ≈ 0,32. Het resultaat is helaas negatief. Dus ook negatief voor het model.

[ajw]

Het is wel grappig om te zien wat een simulatie doet

helium 514 keer bekeken

[thermo1945]

Het is wel grappig om te zien wat een simulatie doet.

Inderdaad.

Welke (rand-)voorwaarden zijn er gebruikt?

Als het ene proton weg dreigt te lopen, komt de herhaling. Je kan niet zien, of dat ene proton een omkeerpunt in zijn baan krijgt.

[ajw]

de randvoorwaarden zjn een beetje zoals hierboven voorgesteld

- deeltjes met gelijke maar tegengestelde lading

- krachtverloop evenredig met

\(1/r^2\)

- willekeurig gekozen schaalgrootte

- deeltjes zijn bolvormig en kunnen niet door elkaar heen

- geen rekening gehouden met massa (traagheid)

Het 4e proton komt niet terug, omdat de som van de krachten t.o.v. de andere deeltjes op het laatst afstotend is geworden.

[eendavid]

De configuratie verliest in de simulatie haar originele symmetrie. Dit betekent dat het programma een regulator nodig heeft voor als de deeltjes te dicht bij elkaar staan (en dat de simulatie vanaf een bepaald punt niet met de werkelijkheid correspondeert). Sowieso leuk om naar te kijken natuurlijk .

Je kan eenvoudig aan de situatie rekenen (ik heb thermo reeds de andere problemen met het model uitgelegd, hij ging dat nagaan, ik zal ze hier niet opnieuw uitleggen). Noem l de hoogte van de elektronen, d de lengte van een zijde van het vierkant. Dan moet je 2 vergelijkingen oplossen. Ik heb ze in de gauwte opgesteld, dus best even controleren (in het linkerlid staat de grootte van de kracht van de protonen, in het rechterlid die van de elektronen)

\(\frac{\sqrt{2}+1/2}{d^2}=\frac{2}{d^2/2+l^2}\frac{d}{\sqrt{2}\sqrt{d^2/2+l^2}}\)

voor evenwicht van de protonen

\(4\frac{l}{\sqrt{d^2/2+l^2}}\frac{1}{d^2/2+l^2}=\frac{1}{4l^2}\)

voor evenwicht van de elektronen

Als dit correct is, dan is het eenvoudig aan te tonen dat er op deze manier geen stabiele configuratie gevonden kan worden: wegdelen van de breuk levert

\(d=2.787394622l\)

, en dat is in contradictie met de vergelijkingen afzonderlijk.

[ajw]

Je zou mi. verwachten dat als er een stabiele configuratie zou bestaan, deze binnen bepaalde grenzen tegen de asymmetrie, die ontstaat door de beperking in de nauwkeurigheid van de berekeningen in de simulatie, bestand is.

Maar natuurlijk hangt de uitkomst van een simulatie sterk af van de gehanteerde rekenregels, en moet je heel voorzichtig zijn om deze als 'waar' te beschouwen.

[eendavid]

Daar ben ik het volmondig met je eens.

[apb.uiterwijkwinkel]

Algemeen:

Ik probeer het volgende met alle respect voor de heer Winkel te zeggen, maar ik geloof dat hij een van die pseudowetenschappelijke pausen is ofwel het verstandelijk vermogen ofwel de wil ontbeert de hedendaagse theorieën te bestuderen en ter compensatie zelf een samenraapsel van achterhaalde theorieën gebrouwen heeft.

Het doet me zeggen aan een Griekse filosoof die bij gebrek aan goeie experimenten besluit dat alles opgebouwd is uit water, vuur, aarde en lucht, met dit verschil: de experimenten zijn nu wel degelijk beschikbaar. Uit al die experimenten blijkt, onomstotelijk dat het neutron een deeltje is dat verschilt van proton en elektron, laat staan dat het een gebonden toestand van beide betreft - zelfs dat proton en neutron beide bestaan uit drie quarks enzoverder.

Experiment:

Ik heb er alle begrip voor dat iemand die weinig vertrouwd is met dergelijke experimenten en theorieën zich al eens om de tuin laat leiden, maar iemand die zo een theorie maakt, zou toch wat meer opzoek- en denkwerk mogen verrichten.

Een stom voorbeeld van een experiment - het eerste dat ik kan bedenken - zou dit zijn: je brengt een blok hout of iets dergelijks (dat zijn dus heel wat neutronen) onder in een elektrisch veld.

Elektronen en protonen in de kern zullen kleine elektrische dipooltjes worden en bijgevolg zelf een elektrisch veld genereren dat je moet kunnen meten.

Heeft de heer Winkel experimenten die het bestaan van dit veld ondersteunen?

Ik zou daarom willen dat de auteur enige berekeningen uitvoert en op basis van zijn 'theorie' uitlegt hoe groot dit effect zal zijn, dan kan hij zijn theorie én bijhorende voorspelling meteen op waarheid laten testen in een laboratorium.

Daarnaast zou het ook fijn zijn als hij zou uitleggen hoe hij de energieniveaus van de kernen verklaart, nucleaire magnetische resonanties, verstrooiingsexperimenten en zeker ook hoe het komt dat het neutron als gebonden toestand van proton en elektron, gebonden blijft bij MeV energieën terwijl het enkel door de elektrozwakke interactie gebonden kan zijn.

Theorie:

Laat ik even dieper ingaan op een document - dat met het vereenvoudigd atoommodel:

Ik heb veel sympathie voor wie nieuwe theorieën bedenkt op basis van een diepgaand inzicht in de hedendaagse natuurkunde en haar gebreken, maar dan moet je het wel serieus doen. De documenten van de heer Winkel staan steeds vol zegswijzen als

"In dit document toont auteur aan dat de atoomkern geen neutronen bevat doch alleen protonen en elektronen."

Wat er gebeurt is dat de auteur zegt dat het zo is, zonder nieuwe zaken te verklaren, zonder de tegenspraken met bestaande experimenten (zie hierboven) te behandelen, ... De heer winkel is - zoals men dat zegt - in het geheel niet gehinderd door enige kennis van zaken. De heer Winkel schrijft bijvoorbeeld:

Beide deeltjes materie (proton/ elektron) roteren met een zekere snelheid om hun eigen as; maar niet met de lichtsnelheid c!

Dit is het natuurkundig equivalent van een dokter die beweert dat hij er afgehakte hoofden weer kan doen aangroeien.

Kwantummechanisch gezien is deze 'rotatie' enorme nonsens: de spintoestandsruimte is simpelweg een toestandsruimte (een hilbertruimte) die gesuperponeerd is op onze 'gewone' toestandsruimte waar we afstand en positie meten. Men legt het zo uit aan wie de nodige wiskunde niet beheerst omdat dit geen enkel klassiek equivalent heeft, maar het is feitelijk nonsens. Dat zou iemand die een nieuwe theorie maakt toch mogen weten.

Ook schrijft de heer Winkel:

Ernstig manco: de precieze aard van deze kernkrachten niet is aan te geven noch valt de oorsprong van deze “krachten” te herleiden. Om die reden valt de Wetenschap terug op voornoemde “dragerdeeltjes” voor deze krachten.

Wat alweer baarlijke nonsens is. Het standaardmodel omschrijft heel precies hoe deze interacties in zijn werk gaan en al is het kwantummechanisch en wiskundig vrij ingewikkeld, je kan het je best voorstellen door je in de beelden dat twee mensen op ijs staan en een bal overgooien. Die bal is het krachtvoerende deeltje, door die bal over te gooien ga je zelf een stukje achteruit vliegen, de persoon die de bal opvangt vliegt op zijn beurt een stukje achteruit. Door steeds maar weer over te gooien, raken jullie steeds verder uit elkaar - er heerst dus een soort afstotende wisselwerking tussen jullie waarbij de bal de kracht overbrengt.

Enzoverder, enzoverder. Ik zal niet elke regel tekst behandelen, maar het houdt allemaal even weinig steek in het licht van de hedendaagse natuurkunde.

Conclusie:

Ik moedig de heer Winkel aan zijn wiskunde op te frissen, natuurkunde te studeren en in het bijzonder kwantummechanica, subatomaire fysica en kwantumveldentheorie. Het zal hem een veel rijker man maken (intellectueel dan) dan zelf wat dingen uit zijn mouw te schudden.

Beste Spaticle,

In mijn document F1 op www.uiterwijkwinkel.eu zijn de opbouw van het proton, het anti proton, het elektron en het anti elektron beschreven.

Van deze deeltjes en onderliggende niveau's zijn ruimtelijke afbeeldingen gemaakt. In die ruimtelijke afbeeldingen blijkt dat op alle niveau's iedere binding standaard bestaat uit zowel onderlinge aantrekking als uit onderlinge afstoting. Als geheel is sprake van een binding die zodanig is dat de roterende deeltje elkaar niet lijfelijk kunnen raken. Dat zou namelijk uitmonden in annihilatie.

Je zult mijn onwetenschappelijke benadering nergens anders terugvinden in de literatuur. Uit document F1 valt wel af te leiden welke deeltjes straks bij de LHC te verwachten zijn en welke niet.

In mijn (simpele) visie bestaan in de natuur slechts twee elementaire krachten: lading en magnetische spin. Daarmee zijn alle andere krachten op gewone materie, zwart gat materie/zwarte gaten en anti materie af te leiden. Zie mijn documenten onder C1,C2, C3 en C4.

Deze elementaire krachten zitten in de deeltjes zelf en in mijn visie niet op "krachtendragerdeeltjes". In mijn visie heb ik dergelijke krachtendragerdeeltjes/bosonen ook helemaal niet nodig. Sterker bosonen maken het geheel nodeloos complex.

Jouw voorstelling en die van de wetenschap van krachten die als een "voetbal"/bosonen de krachten overbrengen tussen de deeltjes maakt de voorstelling erg complex. Bedankt overigens voor je aanmoedigen.

Uiterwijk Winkel

[apb.uiterwijkwinkel]

En desondanks gaat u ervan uit dat uw ideeën beter zijn dan het standaard model, dat zowel theoretisch als experimenteel onderbouwd is.

Verder, kunt u mij uitleggen wat, binnen uw ideeën, het verschil is tussen een neutron en een waterstof atoom?

Geachte Dr.Gallons:

Mijn benadering van elementaire deeltjes is anders dan in het standaard model. Ik ben benieuwd wat de resultaten van de LHC zullen zijn.

In mijn visie bestaat het Higgs deeltje niet evenals het gluon, het graviton en de bosonen.

Het H atoom bestaat uit een proton met daaromheen een met zekere snelheid bewegend elektron in de K schil.

Het neutron bestaat in mijn visie uit een proton met daaraan gehecht één elektron. Beiden trekken elkaar aan via lading en stoten elkaar wederzijds af via de gelijke magnetische spin. Daardoor kunnen het proton en het elektron elkaar niet fysiek raken. UW