De zwakke kernkracht en het 'branden' van de zon
Uit: Jean-Paul Keulen - De deeltjesdierentuin
Uitgeverij Het Spectrum, 2012, ISBN 978 90 00 31512 3
Hoofdstuk 5 Bosonen en krachten (blz. 108)
De zwakke kernkracht
De zwakke kracht heeft niet zo'n bindende functie als de sterke kernkracht. Integendeel, de zwakke kracht zorgt ervoor dat bepaalde atomen niet eeuwig kunnen blijven bestaan. Deze kracht is namelijk verantwoordelijk voor radioactief verval: het feit dat onstabiele atomen kunnen veranderen in andere atomen.
Een belangrijk proces hierbij is bètaverval, waarbij een neutron verandert in een proton, een elektron en een antineutrino. Dit proces vindt plaats dankzij de zwakke kracht. Wat die kracht precies doet, zien we als we wat verder inzoomen op de betrokken deeltjes. Het neutron is namelijk opgebouwd uit een upquark en twee downquarks, terwijl het proton is opgebouwd uit twee upquarks en een downquark. Wat hier dus gebeurt, is dat een van de downquarks in het neutron verandert in een upquark.
En dat is wat alleen de zwakke kernkracht kan: de 'smaak' van een quark veranderen. Om die reden wordt de quantumelektro-dynamica-achtige theorie achter de zwakke kracht de quantum flavor dynamics genoemd: 'quantumsmaakdynamica'. Het verschijnsel radioactiviteit is hiermee op het conto van de zwakke kracht te schrijven ... wat misschien nog steeds niet heel indrukwekkend klinkt.
Maar de zwakke kracht speelt ook een doorslaggevende rol bij de processen die plaatsvinden in het hart van de zon. Hier worden namelijk door een ingewikkeld stappenproces waterstofkernen gefuseerd tot heliumkernen, waarbij de energie ontstaat die de zon uitstraalt en die het leven op aarde mogelijk maakt. Waterstofkernen bestaan echter, zoals we eerder hebben gezien, uit niets anders dan een proton, terwijl heliumkernen uit twee protonen en twee neutronen bestaan. In dit proces moeten dus protonen in neutronen worden veranderd, of, op kleinere schaal, upquarks in downquarks. En dát is het werk van de zwakke kracht, die er zo voor zorgt dat de zon kan 'branden'.
Hierbij is ook van belang dat de zwakke kracht zo zwak is. Was hij sterker geweest, dan waren de kernreacties in het binnenste van de zon sneller verlopen en was de ster waar de aarde een baan omheen beschrijft zo snel door zijn brandstof heen gegaan, dat hij 'op' was geweest voordat er leven op aarde had kunnen ontstaan, of voordat dit leven zich ook maar enigszins behoorlijk had kunnen ontwikkelen. Ook de zwakke kracht is dus doorslaggevend voor ons bestaan, zij het op een wat minder directe manier dan de andere krachten.
terug naar het antropisch principe
^