Albert Einstein had gelijk over de zwaartekracht op antimaterie

Wetenschappers hebben met het ALPHA-g-experiment in september 2023 bij CERN in Genève aangetoond dat zwaartekracht op dezelfde manier op antimaterie werkt als op gewone materie. Dit werd eerder voorspeld door de algemene relativiteitstheorie van Albert Einstein en is nu voor de eerste keer experimenteel aangetoond. 

Lees het artikel hier. 

Opdrachten

Het experiment werd uitgevoerd met antiwaterstofatomen. 

1. a. Leg uit hoe atomen van gewone materie zijn opgebouwd.
    b. Beschrijf hoe een waterstofatoom is opgebouwd.

2. a. Leg uit wat, volgens het artikel, antimaterie is.
    b. Beschrijf hoe een antiwaterstofatoom is opgebouwd.

3. a. Leg in je eigen woorden uit wat de onderzoekers van het ALPHA-g-experiment hebben onderzocht.
    b. Leg uit wanneer een atoom elektrisch neutraal is.
    c. Leg uit waarom het belangrijk is dat de antideeltjes in het experiment geen elektrische lading hebben. 

In het artikel staat dat de antiwaterstofatomen gevangen werden gehouden in een kooi van magneetvelden en zodanig afgekoeld dat ze nauwelijks bewogen. De antiwaterstofatomen werden daarna in vrije val gebracht. 

4. Bereken na hoeveel tijd in vrije val de antiwaterstofatomen een snelheid hebben bereikt van 50 m/s. 

Stel dat het experiment niet was uitgevoerd met antiwaterstofatomen, maar met antiprotonen. Een enkel positron bevond zich op een afstand van 5 × 10^-10 meter van een antiproton. 

5. Toon met een berekening aan dat de elektrische kracht tussen deze deeltjes inderdaad veel groter is dan de zwaartekracht op een positron. 

Als een deeltje met zijn antideeltje botst dan ‘annihileren’ (verwoesten) ze elkaar. Hun massa wordt dan omgezet in energie volgens de massa-energierelatie van Albert Einstein: E = mc². Er kunnen dan nieuwe quantumdeeltjes, maar ook elektromagnetische straling ontstaan.

Stel: een elektron en een positron botsen. Er ontstaan twee gammafotonen met gelijke energie. Neem aan dat de kinetische energie van de deeltjes verwaarloosbaar is. 

6. a. Noteer de annihilatievergelijking. Tip: een annihilatievergelijk lijkt op een vervalvergelijking.
    b. Bereken de golflengte van de ontstane gammafotonen. 

Extra informatie 

YouTube

Wikipedia

NRC

NRC

Wil je meer weten over onze natuurkunde methodes?
Naar website Chemie
Naar website Chemie Overal