Hvordan verden er skrudd sammen
23
bestående av bare ett proton, og bare ett elektron rundt seg. Dette atomet er hydrogen, det letteste av alle grunnstoffene. Det nest letteste er helium, med to elektroner, to protoner og to nøytroner. Det tyngste grunnstoffet vi har klart å lage, heter i skrivende stund Livermorium og har 116 protoner og 177 nøytroner i kjernen, og 116 elektroner rundt til å balansere protonene. Imellom disse lette og tunge ytterpunktene ligger mange kjente navn: Gull, sølv, titan, neon, oksygen, helium, uran, plutonium, og så videre. Alle disse er grunnstoffer. Et «grunnstoff» er bare en samling atomer der alle har kjerner med like mange protoner i seg. Likevel er vi ennå ikke kommet til bunns. Hvis vi forstørrer oss enda mer inn på protonene og nøytronene, ser vi at også disse består av enda mindre partikler. Protonet består av tre mindre biter, kalt kvarker, og det gjør nøytronet også. Protonet har to opp-kvarker og en ned-kvark, nøytronet har to ned-kvarker og en opp-kvark. Disse to partiklene – opp-kvarken og ned-kvarken – skal vi heller ikke dele opp mer i denne boken. Kvarker er, så vidt vi i dag vet, elementære akkurat som elektronet. Vi har forresten også møtt vår første store gjenværende hemmelighet i naturen. Kvarkene har elektrisk ladning, akkurat som elektronet – men ikke like mye av den. Nedkvarken har en tredjedel av ladningen til elektronet. Oppkvarken har to tredjedeler av elektronladningen – men med motsatt fortegn. Når to opp og en ned setter seg sammen, får de dermed en ladning som er akkurat like stor som elektronladningen, men med motsatt størrelse. Vi pleier for enkelhets skyld å si at protonet har ladning «pluss en» og elektronet har «minus en». Det er dette som gjør at et atom som hydrogen kan henge sammen, siden positive og negative elektriske ladninger trekkes mot hverandre. Hvorfor de gjør det, skal vi straks se på – men hvorfor er ladningen fra tre kvarker og ladningen fra ett elektron akkurat like store? Hele universet avhenger av at det er sånn, men vi vet ennå ikke grunnen. Det kommer flere slike herlige mysterier etter hvert som vi blir mer kjent med partiklene og den verden de lever i. Oppkvarken, nedkvarken og elektronet. Til sammen bygger de opp alle atomer, som er byggesteinene i alt stoff rundt oss. Dyr og fugler, bunadsskjorter og Rubiks kuber er, i det bildet vi nå har tegnet, i grunnen ikke annet enn store, kompliserte strukturer av disse tre partiklene. Har vi ikke da funnet alt vi trenger? Har vi «forstått verden»? Svaret på det er «nei og nei». Det første nei-et kommer av at partiklene i seg selv ikke er nok. Vi har sett at noe får positive og negative elektriske ladninger til å trekkes mot hverandre. Hva er det? Dette må vi finne en forklaring på. Atomkjernen består dessuten, som vi har sett, av en klump av protoner. Hvert av disse har positiv elektriske ladninger, og derfor frastøter de hverandre. Hvorfor rives ikke atomkjernen i
De hemmelige partiklene.indd 23
03.09.13 12:56