navbar.frm 20190426 /navigation.nav
Bijeenkomst 20 juni . . Ronde elke zondag 11:00 uur 145.475 MHz . . 10:30 RTTY bulletin . . 11:00 uur Woerdense Ronde . . Bijeenkomst 20 juni . .
W

Symmetrie in de natuur

Symmetrie in lading en draaimoment(spin)
Symmetrie in lading en draaimoment(spin)

Een van de belangrijke onderzoek gebieden in de natuurkunde is symmetrie in de natuur. De aan- en/of afwezigheid daarvan op het terrein van de deeltjes is aanleiding tot kostbare laboratorium proeven.

CP-violation is de terminologie die men daar voor gebruikt. C van charge, lading, en P van pariteit.
Elementaire deeltjes kun je beschouwen als tollen, Ze worden gekenmerkt door + - of geen lading en + of - of geen spin (draairichting)

Van lading bestaan er 2 toestanden, positieve en negatieve lading, dat is bekende koek voor ons. Maar dat is niet wat bedoeld wordt. Om de positieve kern van een atoom draaien zoveel elektronen dat het atoom neutraal is In onze beleving betekent een positieve lading daarom het ontbreken van 1 of meer elektronen uit de elektronen wolk. Elektronen bezitten de standaard eenheid van lading, en die is negatief.

Er bestaan echter ook elektronen die een positieve lading bezitten, Die elektronen worden positronen genoemd. Het is het antideeltje van een elektron. Het heeft de zelfde massa maar tegengestelde lading en een tegengestelde draai richting. In onze dagelijkse hobby beoefening komen die niet voor.

Positronen kunnen onder anderen ontstaan uit gamma straling.
Einstein heeft de relatie tussen materie en energie in zijn bekende formule, E=mc kwadraat, aangegeven. Massa, dus deeltjes, zijn onlosmakelijk verbonden met energie volgens zijn formule. Een hoop energie ksn dus massa genereren. Maar dat gebeurt dan wel via deeltjes en hun anti deeltjes.

Hoog energetische gamma straling kan dus een uiteen vliegend elektron positron paar aanmaken. Een positron is een anti-elektron. De gammastraling had geen lading, er werd dus lading gecreerd, negetief voor het elektron en positief voor het positron. Behoud van lading klopt dus,

Het elektron kan ongestoord een lange weg afleggen, want het wordt afgestoten door de elektronen wolk rond de atomen van de materie.
Het positron echter zal zodra het in de buurt van een elektron komt daardoor aangetrokken worden. Bij de botsing verdwijnen de beide elektronen in een flits. Een foton is geboren, dat de energie krijgt overeenkomend met de massa's van het elektron/positron paar.

Als een deeltje uit een flits ontstaat, ontstaan er meestal meerdere deeltjes. Maar de som van alle lading moet dus nul zijn.
De zelfde redenering geldt voor de spin van elk deeltje. Een flits draait niet. Dus moet ook hier de som nul zijn.

Uit de knal van de oerknal - een enorme gamma straling - ontstonden dus elektronen en positronen en deeltjes met hun anti-deeltjes. Maar de positronen zullen dus uiteindelijk weer gevangen worden. Dat zelfde geldt voor die anti-deeltjes.

We zouden dus eigenlijk evenveel deeltjes als antideeltjes moeten aantreffen. Met laboratorium proeven kunnen we wel deeltjes met anti-deeltjes maken, daar is dus symmetrie, behoud van lading en zo ook van pariteit. Maar waar zijn die antideeltjes uit de oerknal gebleven? En waarom kunnen we niet net als uit de oerknal deeltjes opwekken waarin de symmetrie niet is gehandhaafd? Dit wordt in wetenschappelijke kringen 'C-P violation' genoemd.

Hoewel hier al decennia naar wordt gezocht, is het recent bij Cern in Geneve toch gelukt. In een experiment met de grote LHC versneller is onlangs een deeltje gevonden waarin de symmetrie verbroken was.
Een geweldig succes voor de wetenschappelijk wereld.

Wij radio amateurs kunnen het echter rustig voor kennisgeving aannemen, het zal de komende decennia onze hobby niet veranderen denk ik, je weet nooit, maar mijn kristallen bol bleef duister.
Toch blijft ik me steeds weer verbazen hoe de natuur in elkaar zit.

(PA0PHB 2019/03/31 )

Referenties, meer informatie:
CERN Persbericht
Wikipedia CP-symmetrie
Toon plaatjes?
Redactie: pa0phb @ veron.nl
©    Linux powered