info@wetenschapsnet.com

Waar is alles van gemaakt?

Wetenschap is voor iedereen

Waar is alles van gemaakt?

Je weet misschien al dat je bent gemaakt van cellen. Maar hoeveel kleiner kan het worden, en wat komen we dan allemaal tegen? Cellen zijn weer opgebouwd uit moleculen, die zijn weer gemaakt van atomen. Je hebt vast eens gehoord van atomen, maar we kunnen nog verder ‘kijken’. Want de atomen zijn gemaakt van subatomaire deeltjes en ze worden allemaal geregeerd door 4 krachten.

Hoe werkt het allemaal?

Laten we met “niets” beginnen. Dus weg met materie, antimaterie, straling, deeltjes, alles. Als we nu naar “niets” kijken, is het niet leeg. Er zijn geen atomen, geen energie, niets. Maar is het leeg? Niets geeft ons de bouwstenen voor alles. Probeer je een oceaan voor te stellen. Als er niets gebeurt in en op het water, is er nog steeds water. En als je er iets in zou gooien, zou het kleine golven creëren, toch? Welnu, het universum werkt een beetje als deze oceaan. Overal zijn deze ‘oceanen’ – natuurkundigen noemen ze velden.

Eén van deze velden wordt het elektromagnetische veld genoemd. Door dit veld te “stimuleren”, ontstaat een kleine verstoring – het deeltje dat we een foton noemen. Een foton is het deeltje dat we waarnemen als licht. Elk deeltje in het universum is zo gemaakt. Er zijn velden voor elk deeltje materie, elk met hun eigen regels. Samen met het elektromagnetische veld is er overal een elektronenveld. De verstoringen die op dit veld ontstaan, zijn de deeltjes die we elektronen noemen. Mocht je je afvragen hoe deze verstoringen ontstaan, lees dan: https://nl.wikipedia.org/wiki/Veld_(natuurkunde) & https://nl.wikipedia.org/wiki/Standaardmodel_van_de_deeltjesfysica

De deeltjes

Al deze velden samen kunnen 17 verschillende deeltjes creëren, die we in 3 categorieën verdelen – de quarks, de leptonen en de bosonen. We noemen dit het “standaardmodel van deeltjesfysica”. Er zijn 12 materie deeltjes (onderverdeeld in 6 quarks en 6 leptonen), de overige deeltjes zijn krach overdragende deeltjes, die we bosonen noemen. Overigens hebben al deze materie deeltjes een antimaterie deeltje. Er zijn dus 12+12=24 materie/antimaterie deeltjes. 12 kracht overdragende deeltjes (inclusief de gluonen), en dan is er nog het higgsboson. Dat is waaruit het hele universum is opgebouwd en waarmee het universum informatie en energie uitwisselt. Alles, maar don ook echt alles is hieruit opgebouwd.

Leptonen bestaan ​​uit de elektron-, muon- en tau-deeltjes. Elk van hen heeft een bijbehorend neutrino, er zijn dus 6 leptonen (12 als je de antideeltjes meetelt). Er zijn ook 6 quarks (12 als je de antideeltjes meetelt), we noemen ze: up, down, top, bottom, strange en charm. Vergeet niet dat dit slechts namen zijn die wetenschappers hen hebben gegeven, en over het algemeen zijn wetenschappers geen dichters die mooie namen bedenken.

Quarks worden alleen in groepen gevonden – meestal in groepen van 3 – en vormen protonen en neutronen, die de kernen van een atoom vormen. Elektronen en quarks zijn materiedeeltjes, ze vormen samen dus atomen en maken dus alles wat je ziet.

Hoe zit het met de bosonen?

Al deze deeltjes doen ook dingen. Dit is waar de bosonen en hun velden aankomen. Samenvattend worden de quarks en leptonen gemaakt door materievelden. Maar de bosonen worden gemaakt door krachtvelden. We noemen een regel waarmee de materiedeeltjes onderling met elkaar omgaan in het universum een ​​kracht. Tot nu toe zijn er 4 van deze fundamentele natuurkrachten – de elektromagnetische kracht, de sterke kernkracht, de zwakke kernkracht en de meest bekende van allemaal, zwaartekracht. Je zou het misschien niet denken, maar van die laatste kracht weten we vrijwel het minste.

Ik stel voor dat we een gedachtenexperiment uitvoeren. Probeer je dit als een spel voor te stellen. Het spel heet “Het Universum” en het wordt gespeeld door materiedeeltjes die zich aan 4 regels moeten houden. De regels vertellen de deeltjes wat ze kunnen doen en hoe ze het kunnen doen. Dat is alles.

Van klein tot groot

Nu vraag je je misschien af, maar hoe creëren deze 17 deeltjes alles wat we zien? Nou, dankzij de 4 fundamentele krachten van de natuur gedragen deze deeltjes zich zodanig dat ze atomen kunnen vormen. Atomen bestaan ​​uit protonen, neutronen – beide bestaan ​​uit quarks – en elektronen. De quarks in de protonen en neutronen worden bijeengehouden door de sterke nucleaire kracht.

Elektromagnetisme houdt de protonen en elektronen bij elkaar om een ​​enkel atoom te vormen. Bovendien laat het ook atomen binden, zo ontstaan ​​moleculen. Moleculen zijn een verzameling atomen, bijeengehouden door elektronen die van atoom naar atoom bewegen. Dit wordt een chemische binding genoemd.

De zwakke kernkracht is het mechanisme van interacties tussen subatomaire deeltjes dat verantwoordelijk is voor het radioactieve verval van atomen. De zwakke interactie speelt een essentiële rol bij kernsplijting.

En dan hebben we onze beroemdste regel van allemaal: zwaartekracht. Zwaartekracht ervaren we in ons dagelijks leven, omdat we niet zomaar de ruimte in afdwalen en elke keer als je iets laat vallen het richting de aardkern beweegt. Zonder zwaartekracht zouden we niet eens in leven zijn. De zwaartekracht trekt materie naar elkaar toe. Vanwege de zwaartekracht komen deze moleculen samen en vormen planeten, sterren en elke grote structuur in het universum. Maar als die 17 deeltjes en 4 regels alles kunnen maken, van atomen tot sterren, hoe zijn we dan hier terechtgekomen?

Al deze atomen zijn verdeeld in elementen. Het aantal protonen van elk atoom bepaald welk element het is. 1 Proton betekend dat het waterstof is, 2 protonen en het is helium. Het aantal neutronen bepaald wat voor isotoop van dat element het is. Aan isotopen hebben we veel, hierdoor hebben we bijvoorbeeld kernenergie. Het aantal elektronen bepaald de lading van een atoom. Een proton heeft namelijk een positieve lading en een elektron een negatieve lading. Als het atoom neutraal is zijn er dus evenveel protonen als elektronen. Is er een elektron te veel, heeft het een -1 lading. Zijn er 2 elektronen te weinig, heeft dat atoom een lading van 2+.

Waar komen deze elementen vandaan?

De meeste van deze elementen worden gevormd in de kern van een ster en verspreiden zich over het universum wanneer een ster sterft in een supernova-explosie. Deze elementen werden later weer naar elkaar toe getrokken door de zwaartekracht. Na verloop van tijd werden ze dichter naar elkaar toe getrokken totdat een nieuwe ster werd geboren met nieuwe planeten. Op deze planeten waren de elementen nu ook aanwezig. Toen onze planeet een beetje ouder werd en koel genoeg was om water vloeibaar te maken, kwamen sommige van deze elementen (atomen) samen om complexe (eiwitten) moleculen (zoals DNA) te vormen. Hoe deze moleculen uiteindelijk tot leven zijn gekomen, is nog steeds een raadsel. Als je wilt weten hoe dit is gebeurd, staat er een hele plank Nobelprijzen voor je klaar. Mocht je meer willen weten over het ontstaan van de aarde, lees dan: https://www.wetenschapsnet.com/ruimte/hoe-is-de-aarde-ontstaan/

Laten we het samenvatten

Er zijn 17 deeltjes en 4 regels. De 17 deeltjes vormen atomen (die van elkaar verschillen vanwege hun aantal protonen in hun kern) en dragen de 4 krachten. Deze atomen (elementen) vormen moleculen die op hun beurt alles vormen wat we ruiken, voelen en zien. We kunnen elke stap onderweg uitleggen, behalve de laatste. We hebben nog geen idee hoe deze moleculen levende organismen gingen vormen. Als je ver genoeg inzoomt, bestaat je uit 17 deeltjes die een spel spelen met 4 regels. Dat geldt voor alles in het hele universum. Dus fundamenteel verschil je niet van sterren, planeten of de stoel waarop je zit. Alles is uiteindelijk hetzelfde, alleen in verschillende composities. Nu vraag je je misschien nog af hoe het zit met antimaterie en wat hiermee gebeurt? Dat is erg interessant, maar bewaren we voor een volgend artikel.

Deel dit bericht:

Tags: , , , , , , , , , , , ,

nl_NLDutch
en_GBEnglish nl_NLDutch