Wat Is Het Kleinste Ding In Het Universum?

{h1}

Natuurkundigen die de kleinste ingrediënten van het universum achterna zitten, vragen zich af of er deeltjes fundamenteler zijn dan quarks en elektronen, en of alle deeltjes punten of snaren zijn.

Het antwoord op de blijvende kwestie van het kleinste ding in het universum is samen met de mensheid geëvolueerd. Mensen dachten ooit dat zandkorrels de bouwstenen waren van wat we om ons heen zagen. Toen werd het atoom ontdekt en het werd als ondeelbaar beschouwd, totdat het werd gespleten om protonen, neutronen en elektronen binnenin te onthullen. Ook deze leken fundamentele deeltjes, voordat wetenschappers ontdekten dat protonen en neutronen elk van drie quarks zijn gemaakt.

"Deze keer hebben we helemaal geen bewijs gezien dat er iets in de quarks zit", zei natuurkundige Andy Parker. "Hebben we de meest fundamentele laag van de materie bereikt?"

En zelfs als quarks en elektronen ondeelbaar zijn, zeiden Parker, weten wetenschappers niet of dit de kleinste stukjes materie zijn die er bestaan, of dat het universum objecten bevat die nog meer zijn. [Afbeelding: de kleinste deeltjes van de natuur]

Parker, een professor in hoogenergetische fysica aan de Engelse universiteit van Cambridge, heeft onlangs een televisiespecial georganiseerd op de Britse BBC Two-kanaal, genaamd "Horizon: How Small is the Universe?"

Snaren of punten?

In experimenten lijken jonge, piepkleine deeltjes zoals quarks en elektronen te werken als enkele punten van materie zonder ruimtelijke verdeling. Maar puntachtige objecten bemoeilijken de wetten van de natuurkunde. Omdat je oneindig dichtbij een punt kunt komen, kunnen de krachten die erop werken oneindig groot worden, en wetenschappers haten oneindigheden.

Een idee genaamd superstring-theorie zou dit probleem kunnen oplossen. De theorie stelt dat alle deeltjes, in plaats van puntvormig, eigenlijk kleine lusjes zijn. Niets kan oneindig dichtbij een lus van string komen, omdat het altijd iets dichter bij het ene deel dan bij het andere zal zijn. Die 'maas in de wet' lijkt sommige van deze oneindigheidsproblemen op te lossen, waardoor het idee aantrekkelijk is voor natuurkundigen. Toch hebben wetenschappers nog steeds geen experimenteel bewijs dat de snaartheorie correct is.

Een andere manier om het puntprobleem op te lossen, is om te zeggen dat de ruimte zelf niet continu en soepel is, maar in feite is gemaakt van afzonderlijke pixels of korrels, soms ook wel ruimtetijdschuim genoemd. In dat geval zouden twee deeltjes niet oneindig dicht bij elkaar kunnen komen omdat ze altijd gescheiden zouden moeten zijn door de minimale grootte van een ruimtebodem.

Een singulariteit

Een andere kanshebber voor de titel van kleinste ding in het universum is de singulariteit in het midden van een zwart gat. Zwarte gaten worden gevormd wanneer materie wordt gecondenseerd in een voldoende kleine ruimte die de zwaartekracht overneemt, waardoor de materie naar binnen en naar binnen trekt, uiteindelijk condenseert tot een enkel punt van oneindige dichtheid. Tenminste, volgens de huidige wetten van de natuurkunde.

Maar de meeste experts denken niet dat zwarte gaten echt oneindig dicht zijn. Ze denken dat deze oneindigheid het product is van een inherent conflict tussen twee heersende theorieën - algemene relativiteit en kwantummechanica - en dat wanneer een theorie van kwantumzwaartekracht kan worden geformuleerd, de ware aard van zwarte gaten zal worden onthuld.

"Ik vermoed dat [zwart gat singulariteiten] behoorlijk veel kleiner zijn dan een quark, maar ik geloof niet dat ze van oneindige dichtheid zijn," vertelde Parker WordsSideKick.com. "Hoogstwaarschijnlijk zijn ze misschien een miljoen miljoen keer of zelfs meer dan die kleiner dan de afstanden die we tot nu toe hebben gezien."

Dat zou singulariteiten ongeveer de grootte van superstrings maken, als ze bestaan.

De Planck-lengte

Superstrings, singulariteiten en zelfs granen van het universum kunnen allemaal ongeveer de grootte van de 'Planck-lengte' blijken te zijn. [Tiny Grandeur: verbluffende foto's van de zeer kleine]

Een Planck-lengte is 1,6 x 10 ^ -35 meter (het getal 16 voorafgegaan door 34 nullen en een decimale punt) - een onbegrijpelijk kleine schaal die betrokken is bij verschillende aspecten van de fysica.

De Planck-lengte is veraf en te klein voor elk instrument om te meten, maar daarbuiten wordt verondersteld dat het de theoretische limiet vertegenwoordigt van de kortste meetbare lengte. Volgens het onzekerheidsbeginsel zou geen enkel instrument ooit iets kleiner mogen meten, omdat op dat bereik het universum waarschijnlijk en onbepaald is.

Deze schaal wordt ook beschouwd als de scheidslijn tussen algemene relativiteit en kwantummechanica.

"Het komt overeen met de afstand waar het zwaartekrachtveld zo sterk is dat het dingen kan doen zoals zwarte gaten maken uit de energie van het veld," zei Parker. "Op de Planck-lengte verwachten we dat de kwantumzwaartekracht het overneemt."

Misschien zijn alle kleinste dingen van het universum ongeveer zo groot als de Planck-lengte.

Volg Clara Moskowitz op Twitter @ClaraMoskowitz of WordsSideKick.com @wordssidekick. We zijn ook bezig Facebook & Google+.


Video Supplement: Das Kleinste im Universum ?.




WordsSideKick.com
Alle Rechten Voorbehouden!
Reproductie Van Materialen Toegestaan Alleen Prostanovkoy Actieve Link Naar De Site WordsSideKick.com

© 2005–2019 WordsSideKick.com