ENGINEERINGNET.BE - De sterke kernkracht is een van de vier bekende basiskrachten in de natuur. Het is de kracht die in een atoomkernen protonen en neutronen bij elkaar houdt, ondanks de elektrische afstoting van de positief geladen protonen. Dezelfde kernkracht bindt ook de drietallen quarks in protonen en neutronen.
In gewone materie zijn dat combinaties van up en down-quarks, maar in botsingsexperimenten met veel energie ontstaan soms ook combinaties van zwaardere quarks, zoals strange en charm. Het omegadeeltje is het zwaarste van de zogeheten hyperonen, deeltjes met een of meer strange-quarks.
Met een deeltje van drie strange-quarks lukt het rekenwerk aan de sterke kernkracht nog net. Metingen aan omegadeeltjes, om de berekeningen te testen, zijn in de praktijk echter bijzonder moeilijk. Omegadeeltjes zijn te instabiel om er bundels mee te vormen voor botsingsexperimenten, zoals op CERN standaard wel met protonen gebeurt.
In de experimenten is met de reusachtige ALICE-detector speciaal gekeken naar omega-deeltjes die bij botsingen van protonen in de Large Hadron Collider ontstaan. Door de energie van de botsingen bewegen ze een paar centimeter, voordat ze uit elkaar vallen. Dat blijkt genoeg om hun gedrag in de buurt van een proton nauwkeurig te meten.
De ALICE-detector is vooral gebouwd om het gedrag van botsende zware atoomkernen zoals van goud te bestuderen. Bundels zware atoomkernen zijn gewoonlijk een paar weken per jaar beschikbaar, tussen de protonexperimenten door. Het zogeheten quark-gluonplasma dat bij zulke kernbotsingen ontstaat moet ook kort na de oerknal hebben bestaan.
De nieuwe resultaten worden met belangstelling bekeken door astrofysici die werken aan zogeheten neutronensterren. Dat zijn extreem compacte objecten, restanten van opgebrande sterren, van enkele zonsmassa’s zwaar binnen een bol van een kilometer of tien. Met zwaartekrachtsgolfdetectoren worden regelmatig botsingen van zulke neutronensterren waargenomen.
Bij de vraag waaruit neutronensterren bestaan, speelt de sterke kernkracht een belangrijke rol. Volgens sommige modellen zit onder een schil van neutronen een supercompacte massa van quarks die zich in drietallen als deeltjes (hadronen) gedragen.
Door de temperatuur en druk zouden dat niet alleen gewone quarks kunnen zijn, maar ook zwaardere soorten als strange-quarks.
Video:
