Een net ontdekt subatomisch deeltje kan uitleggen waarom atomen bijeenblijven

Dankzij natuurkundige wetten vliegen de atomen waaruit alles bestaat niet de hele tijd uit elkaar. En dankzij een nieuwe ontdekking van de deeltjesversnellende wetenschappers bij CERN weten we binnenkort misschien waarom niet alles uit elkaar klapt.

Vrijwel iedereen ziet het als vanzelfsprekend dat atomen aan elkaar plakken, maar natuurkundigen weten eigenlijk vrij weinig van deze zogenaamde "sterke kernkracht," de kracht die protonen en neutronen binnen een atoom bijeenhouden. We weten natuurlijk dat het een belangrijke kracht is. We weten ook dat de kracht veel sterker is dan de drie andere fundamentele natuurkundige krachten – elektromagnetisme, zwakke kernkracht en zwaartekracht.

Oké, we weten dus dat de sterke kernkracht sterk is, omdat dat nodig is om twee of meer protonen bij elkaar te houden. Je weet wat ze zeggen over tegenpolen toch? Protonen, haten elkaar en willen zo ver mogelijk bij elkaar uit de buurt blijven – tenzij ze tegen gehouden worden door de sterke kernkracht.

Maar verder dan dat weten we eigenlijk niet genoeg over de interactie om voorspellingen te doen over hoe atomen zich gedragen, of überhaupt begrijpen waarom het bestaat, aldus Tim Gershon, een onderzoeker van de University of Warwick.

Aan de hand van data uit de Large Hadron Collider van CERN, ontdekte Gershon een nieuw subatomisch deeltje, die de liefelijke naam "Ds3*(2860)ˉ" meekreeg. Het deeltje is een soort meson, dat een deeltje is dat bestaat uit een quark en een antiquark. Quarks zijn op hun beurt weer de bouwstenen van protonen en neutronen. De verbinding in dit nieuwe deeltje is vergelijkbaar, en misschien zelfs exact hetzelfde als die van protonen.

In minder woorden: dankzij de ontdekking van Ds3*(2860)ˉ, kunnen wetenschappers nu toetsbare berekeningen maken over de sterke kernkracht, en zo hopelijk dichterbij een verklaring komen. De sterke kernkracht is tenslotte zo'n 1029 keer sterker dan zwaartekracht.

"Dit is zo ongelofelijk belangrijk voor ons begrip van het universum," vertelde Gershon me. "De sterke kernkracht bestaat, maar we kunnen er geen vergelijkingen over oplossen zoals we dat voor zwaartekracht wel kunnen, omdat die zo sterk is."

Het nieuwe subatomische deeltje lijkt veel makkelijker te detecteren (nu bekend waar er naar gezocht moet worden), waardoor berekeningen veel makkelijker experimenteel getest kunnen worden.

"De sterke interactie is een gevestigde theorie, maar er is een hoop onzekerheid over omdat het zo moeilijk is om de berekeningen uit te voeren," zei hij. "Deze ontdekking maakt een heel nieuw niveau onderzoek ineens toegankelijk."