Elementærpartikler

Du undrer dig måske hvad hele verden består af? Det gør alverdens forskere også. I denne artikel vil jeg kort komme omkring elementærpartikler og deres betydning.

Helt tilbage i oldtiden undrede man sig over hvad alting var lavet af, og dengang troede man, at alting var lavet af ild, luft, jord og vand. Man mente at alting var lavet at bitte små udelelige ”kugler”, som enten var ild, luft, jord eller vand, og disse små ”kugler” kaldte man atomer, som er det græske ord for udelelig. Senere (ca. 1850) fandt man så ud af at et atom bestod af en positiv kerne og nogle negative elektroner, der kredsede rundt om kernen. Man fandt så ud af at kernen bestod af protoner, som man derefter mente, var udelelig. På det tidspunkt var der derfor to elementærpartikler: Elektronen og protonen. Men ud fra elektromagnetismens regler, der siger at to positivt ladede objekter frastøder hinanden, ville kernen ikke kunne hænge sammen, da protonerne, som alle er positive, ville frastøde hinanden og dermed ødelægge kernen, forskere prøvede dengang at finde nogle teorier for, hvordan en proton havde nogle kræfter der gjorde at de kunne tiltrække hinanden, men det lykkedes ikke. Dette problem blev først løst i 1930’erne,hvor man opdagede den neutrale partikel neutronen og fandt ud af, at den inde i atomkernen havde den, den virkning at den tiltrak partikler med en kraft kaldet den stærke kernekraft. I dag er ved vi også at der ikke kun findes de fire forskellige atomer, som grækerne troede, men der findes naturligt 92 forskellige og i laboratorier er der lavet op til 115 forskellige atomer.

I midten af det 20. århundrede havde man altså tre elementære partikler, protonen, neutronen og elektronen, men i 1960’erne begyndte det at gå stærkt, da man begyndte at bygge partikelacceleratorer, som kunne accelerere partikler op til omkring lysets hast og så smadre mod hinanden, og på den måde delte partiklerne sig i deres forskellige dele, og man var på et tidspunkt oppe og have over 100 forskellige elementær partikler, men man fandt hurtigt ud af at mange at partiklerne var lavet af nogle andre, som igen var lavet af nogle helt tredje osv. I dag er alle partikler delt ind i to grupper kaldet bosoner og fermioner. Bosoner er partikler som f.eks. lyspartikler og de partikler som styrer den før beskrevet stærke kernekraft. Der findes i alt 7 bosoner, hvoraf 2 af dem ikke er observeret endnu, men man har en formodning om at de er der, og forskere mener at det bare er et spørgsmål om tid, før man har fundet dem. En af de partikler man ikke har fundet er faktisk partiklen, som skulle styrer tyngdekraften, men denne gådefulde partikel kaldes graviton er aldrig blevet opserveret, så nogle enkelte forskere mener at tyngdekraften ikke virker som alle andre naturkræfter, som hver har en partikel. De fleste forskere er alligevel overbevist om at det bare er en partikel som alle andre, men som bevæger sig på en måde, som nutidens måleapparater ikke kan aflæse. De andre kræfter som man snakker om her er den elektromagnetiske kraft, som styres af fotonen, som også er det vi ser som lys, den stærke kernekraft, som styres af gluonen, og den svage kernekraft, som styres af W+, W- og Z-partikler.

Den anden gruppe, fermioner, er alt stof i verdenen. Her er der to grupper af partikler som kvarker og nogle partikler kaldet leptoner. Af partikler vi kender er bl.a. elektronen en lepton. Af andre interessante leptoner kan nævnes neutrinoer, som er en lillebitte partikel, som fremkommer ved radioaktive henfald og reaktioner. Oppe på solen bliver der bl.a. producere en hel masse, som nærmest som spøgelser flyver ud i universet, og fordi de er så små, så flyver de næsten upåvirket igennem planeter som jorden og ud i de fjerneste egne af universet. Neutrinoer er de mest gådefulde partikler som vi med sikkerhed kan sige eksisterer, bl.a. fordi at man ikke har fundet ud af forbindelsen mellem de tre typer at neutrinoer der at, og man er faktisk ikke sikker på forskellen mellem dem, selvom man selvfølge har fundet nogle. Kvarker er langt mindre gådefulde end leptoner. Kvarker eksisterer i 6 forskellige typer kaldet op, ned, charme, strange (sær), top og bund. Kvarker bliver opdelt i tre grupper, hvor der er to i hver. I den første er der op og ned, den næste der det charme og strange, og i den sidste er det top og bund. Kvarker er også elektrisk ladet, og ladningerne ligger sådan at den førstnævnte kvark i hver gruppe har en ladning på +2/3 og den sidstnævnte har en ladning på -1/3. Ladningen er bestemt ud fra en protons ladning, som man har sat til +1. En proton består således at to op-kvarker og en ned-kvark, som giver en ladning på +1. En neutron, som er elektrisk neutral, består af to ned-kvarker og en op-kvark. Som man hurtigt lægger mærke til er det kun op- og ned-kvarkerne, der eksisterer normalt. De andre kvarker bliver kun dannet i partikelaccelerator rundt omkrig på Jorden, hvor den største ligger i Schweiz og går under navnet CERN. Her er der gennem tiden gjort mange store opdagelser inden for partikelfysikkens verden.

Indtil videre har jeg kun fortalt om de ting, som den mordene videnskab ved. Men der er stadig mange ting vi ikke ved. En af de helt væsentlige ting vi ikke ved, er om der findes noget mindre end alle de her partikler. For at finde ud af om der findes noget mindre bliver man ødt til at have uhyre præcise måleapparater. Selv de partikler vi kender i dag har vi af og til problemer med at måle, men den eneste grund til at vi kan måle dem, er at de kan ramme andre partikler af samme størrelse. Men hvis der findes noget mindre er sandsynligheden for at vi kan måle dem så små, at vi bliver nødt til at gætte os frem og regne ud i forhold til de eksperimenter vi kan lave i dag. Forskere og videnskabsmænd overalt i verden er i dag i gang med at prøve at se, om de kan finde en teori, for hvordan alle partikler er bygget op, og hvad de mindste dele i hele universet er. Den teori de prøver at finde går under navnet Teorien om Alting (el. TOE – Theory Of Everything), menden er ikke ligetil at finde. Et af de bedre bud på en fuldstændig teori er superstrengsteorien. Den går i sin enkelthed ud på at alting er bygget op af bitte små strenge, som bevæger sig på forskellige måde og danne partikler, alt efter hvordan de bevæger sig. Men selv inden for selve superstrengsteorien er der uenigheder. Bladt de forskere som går ind for teorien og tror på den virkelig er TOE, kan de ikke blive enige om hvordan strengene ser ud. Nogle mener at det er en snor som ender i hver ende, mens andre mener det er en ring som jo er uendelig, da enderne sidder sammen.

Nu sidder du måske som læser og tænker over, hvorfor det overhovedet er nødvendigt at vide, hvad alting er lavet af. I sig selv er det sådan set ikke vigtigt, men mange af de ting, man kan få ud af det, kan være med til at videreudvikle kvantemekanikken, så man kan får superhurtige computeren, eller det kan være at man opdager en ny måde at få energi på, så vi kan få dækket vores enorme strømforbrug uden at bruge al olien i verden eller leve med faren for at bliver sprængt i luften af et atomkraftværk. Men som sagt er der jo ingen endnu, der ved om man opdager sådan nogle ting, og det er derfor at det er værd at udforske, så man kan opdage, om man kan finde nogle fordele til samfundet.