How big is Lengtes korter dan dit zijn niet bevestigd.?
100 attometer!
Dit item is een markering, geen object. Het laat zien waar gemeten groottes in de verkenner ophouden: alles wat kleiner dan de markering wordt getoond, is een deeltje zonder gemeten grootte of een lengte die uit de theorie komt en niet uit metingen. De markering staat op 100 attometer, oftewel 10−16 meter, ongeveer een zeventiende van de breedte van een proton. Dat getal is bij benadering en is zelf geen meting.
Grootte
Een attometer is 10−18 meter, een miljardste van een miljardste van een meter, dus 100 attometer is 10−16 meter. De notatie 10−16 betekent 1 gedeeld door een 1 gevolgd door 16 nullen. Direct boven de markering staan de kleinste objecten in de verkenner waarvan de grootte is gemeten: het neutron en het proton. Een proton is ongeveer 1,7 femtometer (1,7 × 10−15 meter) breed.
Het getal van de markering is een ruwe grens tussen die gemeten groottes en de niet-gemeten groottes daaronder. Het betekent niet dat kortere afstanden onbereikbaar zijn. Experimenten hebben op afstanden van minder dan een honderdste van de lengte van de markering gezocht naar een grootte van quarks, maar vonden die niet.
Groottevergelijkingen
- Een proton, ongeveer 1,7 femtometer breed, is ongeveer 17 keer zo breed als de 100 attometer van de markering.
- De lengte van de markering is meer dan 100 keer zo groot als de grootste breedte die experimenten voor een quark toelaten, ongeveer 8,6 × 10−19 meter.
- Ongeveer een miljoen lengtes van 100 attometer, achter elkaar gelegd, zouden de breedte van een waterstofatoom beslaan, dat ongeveer 0,1 nanometer (een tiende van een miljardste van een meter) breed is.
- Als 100 attometer werd vergroot tot 1 millimeter, zou een proton ongeveer 17 millimeter breed zijn en zou een mensenhaar ongeveer 1 miljoen kilometer breed zijn, ongeveer 2,6 keer de afstand van de Aarde tot de Maan.
Hoe korte afstanden worden onderzocht
Natuurkundigen onderzoeken korte afstanden door snelle deeltjes op een doelwit af te vuren en te kijken hoe ze verstrooid raken. Een bewegend deeltje zoals een elektron gedraagt zich ook als een golf. Hoe meer energie dat deeltje heeft, hoe korter de golflengte (de afstand van de ene golftop tot de volgende) is. Met een kortere golflengte zijn fijnere details te zien.
Aan het eind van de jaren zestig vuurden natuurkundigen van SLAC en MIT in de Verenigde Staten elektronen met energieën tot ongeveer 20 GeV (miljard elektronvolt) af op protonen. Bij die energie is de golflengte van een elektron ongeveer 6 × 10−17 meter, iets korter dan het getal van de markering en veel kleiner dan een proton. De elektronen onthulden kleine, harde korrels in protonen, waarvan nu bekend is dat het quarks zijn.
Latere experimenten keken veel dichterbij. Bij de HERA-versneller liet het ZEUS-experiment elektronen en protonen op elkaar botsen en vond het geen aanwijzing dat quarks enige grootte hebben. In 2016 meldde het ZEUS-experiment dat de straal van een quark kleiner moet zijn dan 4,3 × 10−19 meter.
Wat onder de markering ligt
Onder de markering toont de verkenner de zes soorten quark, van de upquark tot de topquark, een neutrino en een hoogenergetisch neutrino. Geen enkel experiment heeft een grootte van een van deze deeltjes gemeten, dus hun getallen zijn geen metingen. De verkenner toont ook het bereik van de zwakke kracht, dat uit de theorie wordt geschat.
Onderaan staan lengtes die alleen uit de theorie komen. De Plancklengte, 1,6 × 10−35 meter, wordt berekend uit drie natuurconstanten en is niet gemeten als de grootte van iets. Supersnaren, met een schaal van ongeveer 10−35 meter, horen bij de supersnaartheorie, een voorgestelde theorie van alles. Zulke theorieën zijn de meest speculatieve en minst geteste van de pogingen om de natuurkrachten te verenigen.
Bronnen
- Quarks. In University Physics Volume 3. OpenStax, 2016.
- GUTs: The Unification of Forces. In College Physics, 2nd edition. OpenStax, 2022.
- The Nobel Prize in Physics 1990: Press release. Royal Swedish Academy of Sciences, 1990.
- Limits on the effective quark radius from inclusive ep scattering at HERA. H. Abramowicz et al. (ZEUS Collaboration), Physics Letters B, 2016.
- Summary Tables: Baryons. Particle Data Group, 2025.
- Summary Tables: Quarks. Particle Data Group, 2025.
- The Standard Model. In University Physics Volume 3. OpenStax, 2016.
- SI prefixes. International Bureau of Weights and Measures.
- Proton rms charge radius. NIST CODATA, 2022.
- Bohr radius. NIST CODATA, 2022.
- Planck length. NIST CODATA, 2022.
- Just How Small Is "Nano"?. National Nanotechnology Initiative.
- Moon Fact Sheet. NASA, 2024.