Wat is deeltjestheorie?
De deeltjestheorie is een ongelooflijk algemeen aangenomen theorie van materie, die in wezen inhoudt dat materie bestaat uit kleine deeltjes die constant in beweging zijn. De deeltjestheorie is het domein van de deeltjesfysica, ook bekend als hoogenergetische fysica, omdat veel van de meest fundamentele deeltjes in het algemeen niet in de natuur voorkomen, maar kunnen worden gegenereerd door het creëren van zeer hoogenergetische interacties tussen deeltjes.
De voorloper van de moderne deeltjestheorie gaat helemaal terug tot het oude Griekenland, toen filosofen in de 6e eeuw v.Chr. Stelden dat er fundamentele materiedeeltjes waren. Na duizenden jaren verdween de deeltjestheorie echter over het grootste deel van de wereld, met in plaats daarvan verschillende andere theorieën. In de 19e eeuw maakte het echter een comeback, waarbij een wetenschapper genaamd John Dalton een fundamenteel, ondeelbaar deeltje voorstelde dat alle materie vormde. Hij noemde dit deeltje het atoom, van het Griekse woord dat ondeelbaar betekende.
Tegen het einde van de 19e eeuw was het echter duidelijk geworden dat het atoom in feite niet ondeelbaar was en dat er nog kleinere deeltjes waren waaruit het atoom bestond. In de 20e eeuw en tot in de 21e eeuw werden deze deeltjes gesplitst en werden nieuwe deeltjes met hoge energie ontdekt. De ontdekking van deze deeltjes hielp de aard van de deeltjesfysica te verfijnen en uit te breiden, en veel van het werk dat vandaag wordt gedaan, heeft te maken met het genereren van nieuwe te observeren deeltjes. Dit wordt gedaan door interacties met zeer hoge energie te creëren in deeltjesversnellers, waar deeltjes met ongelooflijk hoge snelheden op elkaar worden afgevuurd, in essentie uiteenvallen in hun samenstellende stukjes en energetische deeltjes vrijgeven die snel verdwijnen.
Het werkmodel van de deeltjestheorie staat nu bekend als het standaardmodel. Het standaardmodel, hoewel het geen echte Unifying Theory is, komt opmerkelijk dichtbij. Het richt zich op drie van de vier bekende interacties: de elektromagnetische, de sterke en de zwakke krachten. Het slaagt er niet in om de zwaartekracht aan te pakken, waardoor het onvolledig wordt, maar het biedt nog steeds veel uitgebreid begrip van deeltjes en het universum als geheel. Het model bevat vierentwintig fundamentele deeltjes, die materie vormen, en de ijkbosonen die de krachten bemiddelen. Het voorspelt ook een type boson, het Higgs-boson, het enige boson dat nog niet is waargenomen, waarvan wordt verwacht dat het wordt gedetecteerd door de Large Hadron Collider.
Op een basisniveau helpt de deeltjestheorie de drie hoofdtoestanden te categoriseren die we dagelijks zien. Deeltjes worden in relatie tot elkaar bekeken en de hoeveelheid energie die ze hebben, wat invloed heeft op hoeveel ze bewegen. In een toestand waarin deeltjes sterk tot elkaar worden aangetrokken en strak bij elkaar worden gehouden in een toestand waarin ze trillen maar relatief vast blijven, bestaat er een vaste stof. Wanneer er enige aantrekking tussen de deeltjes is en ze enigszins bij elkaar worden gehouden, met een relatief vrije mate van beweging, bestaat er een vloeistof. En wanneer er weinig aantrekkingskracht tussen de deeltjes is en ze zich vrij kunnen bewegen, bestaat er een gas.