Fonder Science

ORDLISTEN “ELEKTROMAGNETISK STRÅLING OG PARTIKELSTRÅLING“

Standardmodellen er en teori

Det er teorien om alt tings (ALT !) mindste bestanddele.

Det er en helt fantastisk spændende teori.
Den indeholder oplysninger, man næsten kan blive helt svimmel af, som Niels Bohr udtrykte.

Den indeholder også oplysninger, som giver en meget hurtigere forståelse for mange af de underemner, der er i ordlisten til:

Derfor er det en rigtig god idé at kigge nærmere på denne teori!

STANDARDMODELLEN KORT FORTALT

ALT på planeten Jorden samt ALT i hele Universet er elementært set = grundlæggende = kun opbygget af to slags PARTIKLER:

S T O F P A R T I K L E R
og
V E K S E L V I R K N I N G S P A R T I K L E R

Standardmodellen indeholder en oversigt over elementarpartiklerne:
partikler der ikke er opbygget af andre partikler,
altså partikler som eksempelvis opbygger atomet.

Standardmodellen omfatter ikke tyngdekræfterne mellem partikler.
Standardmodellen omhandler heller ikke mørkt stof.

Derfor er standardmodellen faktisk ukomplet.

Men ikke desto mindre er den meget spændende, og den er det bedste, vi endnu har til at beskrive begivenheder indenfor partikelfysik.

S T O F P A R T I K L E R
opbygger det synlige Univers og derfor alt det, der findes her (altså også Solsystemet).
Stofpartikler kan fx. være elektroner og det atomkernerne består af (kvarker).

Stofpartikler har en masse (selv om den kan være ufattelig lille).
Stofpartikler er altså noget der “fylder” og “vejer”.

HUSK:
Ordet “masse” i fysik betyder her “mængden af stof i stofpartikler”.
Enheden for masse er kilogram, kg.
Ordet “vægt” er vist med enheden N (Newton) hos fysikerne, men vi andre bruger også enheden kg for ordet “vægt”.

V E K S E L V I R K N I N G S P A R T I K L E R
får alt det der findes altså stofpartiklerne, til at fungere som de gør.
Vekselvirkningspartikler kan fx. være fotoner (en boson) som er ansvarlige for elektromagnetisk stråling.

Vekselvirkningspartikler kan vi ikke se.
Men vi kan evt. se virkningen af dem.
Vekselvirkningspartikler har (næsten) ikke nogen masse.

Vekselvirkningspartikler virker kun på subatom niveau.
Det betyder, de har megakort rækkevidde.
Det er derfor de ikke har betydning for verdenen udenfor subatomar størrelse.

Fotonen er en undtagelse!
Fotonen har nemlig uendelig rækkevidde.

Fotonen er i stand til flytte sig med lysets hastighed. (Fotoner er lys!)

Derfor virker fotoner nærmest “over det hele”, fordi de er så hurtige.

BEMÆRK:
Albert Einstein kaldte fotoner for “kvanter”.

Partiklerne i standardmodellen kaldes også for elementarpartikler.

Vi kan derfor sådan lidt for sjov konkludere:
Planeten Jorden – og alt på den – er opbygget af ufattelige små partikler som næsten ikke vejer noget, og som heller ikke fylder ret meget.
Alt sammen fungerer, fordi det på en måde bindes sammen af endnu mindre partikler, der er usynlige, og som i øvrigt slet ikke vejer noget.

GRAVITONEN
Nu synes du måske, det er mærkeligt, at TYNGDEKRAFTEN ikke er nævnt.
Det burde den nok, fordi den har så mange af vekselvirkningspartiklernes egenskaber.
Men forskerne medtager ikke tyngdekraften i standardmodellen af (især/kun?) to grunde:
1.
Selv om tyngdekraften virker (næsten) over alt, så virker den “kun” på makro-niveau. Den kan ganske vist holde kæmpestore planeter i passende afstand fra hinanden, men tyngdekraften har ingen betydning for atomets sammensætning. Så vidt man ved.
2.
Tyngdekraftens vekselvirkningspartikel – som altså kun virker på makro-niveau – er heller ikke fundet (endnu).
Forskerne kalder den imidlertid for en graviton. (Her venter vist en Nobelpris!)
Faktisk er tyngdekraften ikke defineret, fordi forskerne ved så lidt om den.
Bemærk: tyngdeaccelerationen er derimod forstået og defineret.

Gravitonen er derfor ikke med i standardmodellens eksklusive selskab af vekselvirkningspartikler.

Standardmodellen fortæller os altså, at der findes to forskellige slags partikler:

STOFPARTIKLER og VEKSELVIRKNINGSPARTIKLER.

Hvor mange partikler er der i alt ifølge standardmodellen?

Der er i alt 24 forskellige stofpartikler.

Stofpartiklerne kaldes FERMIONER.

De 24 stofpartikler (fermioner) inddeles i 2 grupper: leptoner og kvarker.
Der er 6 leptoner og 6 anti-leptoner.
Der er 6 kvarker og 6 anti-kvarker.
En anti-partikel har modsat ladning af selve partiklen.

ELEKTRONER TILHØRER GRUPPEN LEPTONER
Eksempelvis har den negative elektron en antipartikel, som kan kaldes en “anti-elektron”.
Den er positiv.
Den har dog fået sit helt eget navn: en positron.

DEN ANDEN GRUPPE KALDES KVARKER
Kvarker (up- og downkvarker) opbygger protoner og neutroner.
De har også deres antipartikler.
De kaldes anti-kvarker.

Der er i alt 4 forskellige typer vekselvirkningspartikler

Vekselvirkningspartiklerne kaldes BOSONER.

Bosonerne W og Z (3 forskellige i alt) virker kun på subatom niveau.
De er ansvarlige for den svage kernekraft.

Bosonerne GLUONER (8 forskellige ialt, vist nok?) virker også kun på subatom niveau.
De er ansvarlig for den stærke kernekraft.

Typen foton = lyskvant = lys.
Fotonen er ansvarlig for elektromagnetisk stråling.
Der er kun den ene.
Den virker imidlertid “over det hele” = uendeligt.

Higgs-bosonen er ansvarlig for stofpartiklernes masse via vekselvirkning med et felt der kaldes Higgs-feltet.
Der er vist nok kun én type Higgs-boson.
Higgs-boson virker også over alt = uendeligt.

Hvad var “urkraften” i Big Bang?

Den elektromagnetiske vekselvirkning (fotoner),
den svage vekselvirkning,
den stærke vekselvirkning og
tyngdekraften
var sikkert forenet i en fælles pulje under Big Bang.
Det er altså betegnelsen for disse 4 vekselvirkninger samlet i en “urkraft”.
Denne “urkraft” kaldes vist også “DE 4 NATURKRAFTER” og “DE 4 VEKSELVIRKNINGER”?

Så snart vi ved, hvorvidt Higgs-bosonen indgår i “urkraft” så skriver vi selvfølge om det. Desuden forsøger vi at finde ud af, hvornår Higgs-bosonen menes at være opstået (jf. Big Bang) og hvad der er definitionerne på hhv.”kraftpartikel” og GAUGE-BOSON.

DET PERIODISKE SYSTEM og standardmodellen

Du kender det periodiske system = grundstoffernes periodesystem.
Det indeholder alle de ingredienser = grundstoffer, der skal bruges, for at lave alt det, der fx. er her på planeten Jorden.
Mennesket er “opbygget” af ca. 45 af de 92 grundstoffer, der er påvist her på Jorden.

STANDARDMODELLEN viser på en måde ingredienserne (elementarpartiklerne) til selve atomerne og dermed til grundstofferne i det periodiske system.

Alt det, der er på planeten Jorden, skyldes altså kun 2 forskellige slags partikler: FERMIONER og BOSONER.

Det er da lidt vildt at tænke på, ikke?

Selv om det er svært at forstå, håber vi, at du nu har fået et lille overblik over alt det, der findes (læs: kendes til 🙂 ) og det, der ledes efter.

Hvis du vil vide mere, er der forslag til flere informationer herunder.

Figuren ovenfor som PDF fil:
FONDER Standardmodellen

Uddybende artikel om standardmodellen
Køb plakaten “STANDARD-MODELLEN”

Læs hvordan artikel om standarmodellen blev til: Inspiration fra eleverne

Lidt tanker om kvanteteorien en sjov artikel med indbygget læringspotentiale

VIGTIGT:
Teksten ovenfor er skrevet af en biolog.
Er definitionerne forstået?
Der skal altså lige en fysiker ind over, inden vi frigiver teksten til elever og undervisere 🙂
SE VENLIGST HER