6 Afsluiting Samenvatting Alle materie is opgebouwd uit slechts een honderdtal atomen. Elk atoom bestaat uit drie verschillende deeltjes: positief geladen protonen, negatief geladen elektronen en ongeladen neutronen. In de eerste helft van de vorige eeuw is veel onderzoek gedaan naar de eigenschappen van deze subatomaire deeltjes, zoals naar de massa en de lading. In de jaren 30 namen onderzoekers een nieuw deeltje waar met dezelfde massa en lading als het elektron. Dit deeltje heeft echter een positieve in plaats van een negatieve lading. Het deeltje kreeg de naam positron en is een voorbeeld van antimaterie. Inmiddels is van alle bekende deeltjes ook het bijbehorende antideeltje ontdekt. Bij een kernreactie verandert de kern van een atoom. Bij alle kernreacties geldt behoud van ladingsgetal en behoud van massagetal. Bij radioactief verval verandert de kern spontaan. Hierbij kunnen alfastraling, bètastraling en gammastraling ontstaan. Bij elk radioactief verval komt energie vrij. Deze hoeveelheid energie bereken je met de formule van Einstein uit het massadefect bij de kernreactie. Ook kunnen atomen veranderen in een andere soort door ze te beschieten met deeltjes. In sommige gevallen komt daarbij zoveel energie vrij dat die in kerncentrales kan worden benut om elektriciteit op te wekken. Zoals alle processen voldoen ook kernreacties aan de wet van behoud van impuls. Op grond hiervan werd het bestaan van het neutrino voorspeld: een deeltje zonder lading en zonder noemenswaardige massa. Neutrino’s hebben vrijwel geen interactie met andere materie. Vanuit de zon wordt de aarde elke seconde gebombardeerd met miljarden neutrino’s die er vervolgens dwars doorheen gaan. Inmiddels zijn er drie verschillende soorten neutrino’s bekend, het elektronneutrino, het muonneutrino en het tauonneutrino. Neutrino’s hebben een te kleine massa om een rol te spelen bij de berekening van het massadefect. Welk neutrino een rol speelt bij een kernreactie, leid je af met behulp van het leptongetal. Uit botsingsexperimenten tussen protonen en elektronen bleek dat een proton geen homogeen geladen bolletje is. Protonen en neutronen bestaan uit nog kleinere deeltjes: quarks. Er zijn zes verschillende quarks ontdekt, het up-, down-, strange, charm, top en bottomquark. Quarks hebben een gebroken lading . Ze komen niet vrij in de natuur voor, maar alleen in combinatie met andere quarks. Baryonen, zoals protonen en neutronen, zijn opgebouwd uit een combinatie van drie quarks of drie antiquarks. Mesonen bestaan uit een combinatie van een quark en een antiquark.
Kern- en deeltjesprocessen
45
