Sterrenkunde koeterwaals

Sterrenkunde koeterwaals – Sterke kernkracht

De sterke kernkracht had zijn naam al voor we de kracht begrepen. In het midden van de 20ste eeuw wisten we dat atoomkernen uit protonen en neutronen bestonden, de protonen hebben een positieve elektrische lading en de neutronen zijn neutraal. De positieve ladingen van de protonen zouden er voor moeten zorgen dat ze elkaar afstoten dus er moest iets anders zijn, een nieuwe kracht, die er voor zorgt dat ze samen in de kern blijven zitten.

Quarks
Bij kernfusie komt energie vrij door de herschikking van protonen en neutronen tussen atoomkernen. Zo kunnen twee helium-3-kernen (3He) een interactie aangaan om een helium-4-kern (4He), twee protonen en energie te produceren. Karliner en Rosner2 rapporteren een analoog van dit proces, met elementaire deeltjes die quarks worden genoemd. Quarks zijn er in zes smaken, waaronder up- en down-quarks, die voorkomen in protonen en neutronen, en zwaardere charm-quarks. De auteurs tonen aan dat twee Λc-deeltjes kunnen interageren om een Ξcc ++ -deeltje, een neutron en energie te produceren, door de herschikking van quarks. Credit: Nature

In de Jaren ’70 realiseerden natuurkundigen zich dat protonen en neutronen niet fundamenteel zijn. In plaats daarvan bestaan ze uit kleine zakjes met andere nog kleinere deeltjes. Deze deeltjes noemen we quarks. Er zijn 6 soorten quarks: top, bottom, up, down, strange en charm.

Protonen bestaan uit 2 up quarks en 1 down quark terwijl neutronen bestaan uit 2 down quarks en 1 up quark.

De quarks zijn met elkaar verbonden door middel van de sterke kracht en binden zichzelf aan elkaar om protonen en neutronen te maken, dit doen ze door gluonen uit te wisselen. Gluonen zijn de dragers van de sterke kernkracht.

Deze kracht is veruit de sterkste van de natuurkrachten maar heeft ook het kleinste bereik. Zijn taak is om quarks bij elkaar te houden. Maar in dat proces lekt er wat van de sterke kernkracht weg van de individuele protonen en neutronen. Het is deze weglekkende kernkracht die atoomkernen bij elkaar houdt. In dit geval wordt de sterke kracht ook wel de kernkracht genoemd.

Het vermogen van atoomkernen om aan elkaar te kleven is wat ons kernenergie geeft. Wanneer je een element in twee lichtere splitst is er een verschil in de hoeveelheid energie die nodig is om de nieuwe, kleinere elementen aan elkaar te lijmen. Dit verschil in energie komt vrij, meestal in de vorm van straling.

Meer over de sterke kernkracht op Kuuke’s Sterrenbeelden.

Dit artikel maakt deel uit van de serie Sterrenkunde – koeterwaals. Het zijn vertaalde en eventueel bewerkte berichten van de rubriek Astronomy 101 van de website UniverseToday