sciencetalk

Op de middelbare school heb ik altijd geleerd: Proton + elektron = neutron.

nu heb ik gelezen over quarks, en kort samengevat weet ik nu dat protonen twee up quarks en een down quark hebben. Neutronen hebben twee down quarks en een up quark.

Hoe zit dat dan met het proton + elektron = neutron lesje van school? want een neutron is niet één down, twee up en een elektron....

Ningen schreef: ↑zo 10 nov 2013, 15:54
Op de middelbare school heb ik altijd geleerd: Proton + elektron = neutron.

In welke context heb je dat geleerd? Een neutron vervalt onder de vorming van een proton en een elektron waarbij energie vrijkomt, maar om uit een proton en een elektron een neutron te kunnen vormen heb je juist energie nodig. Je kunt dit voor jezelf nagaan door de bijbehorende kernreacties op te stellen.

Ningen schreef: ↑zo 10 nov 2013, 15:54nu heb ik gelezen over quarks, en kort samengevat weet ik nu dat protonen twee up quarks en een down quark hebben. Neutronen hebben twee down quarks en een up quark.

Hoe zit dat dan met het proton + elektron = neutron lesje van school? want een neutron is niet één down, twee up en een elektron....

Een elektron is in tegenstelling tot een proton en een neutron een elementair deeltje, dat dus niet uit andere deeltjes is opgebouwd

Je kunt het je als volgt voorstellen:

Een neutron kan vervallen via de wisselwerking met het vacuüm. Vanuit het vacuüm kunnen dan nieuwe deeltjes tevoorschijn komen. Er zijn wel voorwaarden: er moet voldaan zijn aan behoudswetten.

Je kunt het je aldus voorstellen: Een neutron (of in dit geval de quarks) wisselwerkt met het vacuüm en dan komt er een proton en een elektron uit terug.

De behoudswet is in dit geval minimaal behoud van lading en verder behoud van energie.

mathfreak schreef: ↑zo 10 nov 2013, 18:33
In welke context heb je dat geleerd? Een neutron vervalt onder de vorming van een proton en een elektron waarbij energie vrijkomt, maar om uit een proton en een elektron een neutron te kunnen vormen heb je juist energie nodig. Je kunt dit voor jezelf nagaan door de bijbehorende kernreacties op te stellen

Dat geldt inderdaad voor een vrij proton en een vrij electron. In een atoomkern kan het energetisch wel degelijk gunstig zijn om een electron in de kern te vangen, waardoor het vervalt naar een kern met een gelijk aantal nucleonen, maar een lager atoomnumer - dwz dat 'nette' een proton met een electron 'reageert'.

Er zijn niet heel veel kernen die op die manier vervallen, maar ze komen wel degelijk voor. Uiteraard wordt het 'energieverlies' dat je normaliter hebt bij de e- + p -> n reactie daar ruimschoots goed gemaakt door de stabiere resulterende isotoop.

Het Neutron bestaat uit een up quark en 2 down quarks ( udd ).

Een van deze down quarks zal vervallen in een up quark en een W boson.(Het W-boson is een boson dat de zwakke kernkracht overbrengt). Dus d = u + W* . Dit W boson zal echter direct vervallen in een electron (e) en electronanti-neutrino(v) ). W = e + v.

de volledige reactie is dus:

udd = uud + e +v. Het neutron is overgegaan in een proton, electron en een electronanti-neutrino.

De zwakke kernkracht is er dus voor verantwoordelijk dat een down quark in een up quark wordt omgezet. De omgekeerde reactie(van een up naar een down quark) zal zich normaal gesproken niet voordoen omdat dit tegen de wet van behoud van massa ingaat.

* Ook hier geldt ladingsbehoud; d = -1/3, u = +2/3 en het W-boson heeft een lading van -1 hier.

zou je het niet kunnen zien als een soort omgekeerd beta negatief verval? als bij beta negatief verval een neutron in een proton verandert door een W^- boson los te laten die vervalt in een elektron en een anti elektron neutrino, zou je dan niet met een elektron en een anti neutrino een W^- boson kunnen maken die dan de proton verandert in een neutron en dus e^- + p⁺ + v_e(anti elektron neutrino) = n⁰? Ook heb ik laatst een stuk geschreven over neutronensterren en quarksterren, bij het maken hiervan had ik gelezen dat een neutronenster gevormd word wanneer de druk (door de hele grote massa) zo groot is dat zelfs de kracht die de elektronen en de protonen uit elkaar houdt niet sterk genoeg is en de protonen en elektronen samenvoegen tot neutronen, hieruit leid dat de ster volledig uit neutronen bestaat, hetzelfde idee met een quarkster alleen dan een stapje verder.