Naturens tegelstenar och cement

Syftet av denna blogg är att varje dag tillbringar jag en timme med att skriva om den första tanken i mitt huvud. Problemet är att jag tänker för mycket på fysik. Därför är dagens inlägg ett annat försök att förklara någonting om elementära partiklar. Idag ska jag skriva om de så kallade grundläggande partiklarna.

Vad betyder begreppet "grundläggande partikel" ? Kriterien för en partikel att vara "grundläggande" är att den inte har några andra partiklar inne i den. Med tanke på denna definition kan de grundläggande partiklarna betraktas som naturens byggstenar och man kan säga att all materia i universum innehåller en eller fler grundläggande partiklar.

Dessa partiklar är ju viktiga i fysiken - vi måste identifiera var och en av dem och förstå hur de växelverkar med varandra för att håller ihop i materia. Ett annat sätt att utrycka saken är att betrakta universum som ett hus - vi vill identifiera de olika typerna av tegelstenar och cement för att förstå varför huset inte kollapser.

Synlig materia består mestadels av atomer. Vid atomens hjärta ligger en kärna som i sin tur innehåller protoner och neutroner. Protonerna och neutronerna är uppbyggda av de mystiska kvarkarna. Vi vet att kvarkar existerar på grund av banbrytande experiment som ägde rum för ungerfär fyrtio år sedan i Amerika. Dessa experiment kan faktiskt betraktas som små versioner av LHC - elektroner acceleras till nästan ljusets hastighet för att kollidera med protoner.

Atomens bygstenar

Efter många liknande experiment vet vi nu att det finns sex olika kvarkar: up, down, strange, charm, bottom och top.

Kvarkar

Protonen består av två up-kvarkar och en down-kvark samt alla andra kvarkarna som kan produceras från protonens energi. Dock kan de sistnämda kvarkarna bara existera i ett ögonblick innan de försvinner. Dessutom kan man hitta partiklar som kallas för gluoner inne i en proton. Kvarkar kommunicera genom att skicka gluoner fram och tillbaka i protonen. Gluoner bär den starka kraften som tvingar kvarkarna att hålla ihop inne i protonen.

Kvarkar (små bollar) och gluoner (små fjädrar) inne i en proton.

Jag frestas att skriva "så slutar historien om elementära partiklar", man jag kan inte göra detta. Det är ju imponerande att vi har lärt oss så mycket om hur naturen beter sig över små distanser. Däremot finns det (för) många osvarade frågor. Till exempel, vi vet inte huruvida en kvark har någon strukur eller om det finns fler kvarkar än dem som vi hittills har sett. LHC kommer att adressera dessa frågor snart.

Historien är inte färdigskriven och nästa kapiteln börjar nästa vecka i Genève!