Veel mensen kennen wel een onderwerp waar ze met open mond stonden op te kijken toen ze doorhadden "hoe het eigenlijk zat". Een voorbeeld uit mijn schooltijd was dat ik me afvroeg wat er gebeurde als ik waterdruppels alsmaar kleiner zou maken. Eerst kreeg je steeds kleinere druppels, maar die bestonden zelf nog steeds uit water. Toch bleek er zoiets te bestaan als de kleinst mogelijke waterdruppel. Als je dààr begon in te snijden, dan kreeg je nog wel stukken , maar die waren zelf geen water meer. Het waren de atomen waaruit water bestond, in casu "waterstof" en "zuurstof".
En wat voor water gold, gold ook voor de rest: auto's, kleren, mensen, noem maar op... Uiteindelijk bestonden ze allemaal uit combinaties van atomen, waarvan er tientallen soorten waren. Zuurstof, bijvoorbeeld, maar ook koolstof, en stikstof, en ijzer, en vele andere. En dat deed de vraag rijzen: waarvan zijn dan die atomen gemaakt?
Een eerste verrassing kwam toen er maar één factor was die bepaalde wat voor soort een gegeven atoom is. Atomen bestaan wel uit drie bestanddelen (protonen, neutronen en electronen), maar daarvan is alleen het aantal protonen van belang. Zo simpel was dat! Als een atoom één en slechts één proton had, dan was het waterstof. Er konden verschillen zijn met aantallen neutronen en electronen, maar het bleven allemaal varianten op waterstof. Terwijl het volstond om aan dat ene proton een tweede toe te voegen, en hop! Nu was het geen waterstof meer, maar wel helium. En zo kan je doorgaan: zuurstof heeft er 8, en ijzer heeft er 26, enzovoort. Grabbel een atoom met 8 protonen vast en pruts met electronen en neutronen zoveel je wil, maar het blijft zuurstof. Maar maak dat het een proton verliest, en je atoom is niet langer zuurstof, maar stikstof.
Ja, met wat vereenvoudiging kan je zeggen dat de hele ons bekende materiële wereld bestaat uit welbepaalde combinaties van protonen. Bovendien hebben we een goed beeld van hoe al die protonen en neutronen afkomstig zijn uit één bepaalde gebeurtenis: de Big Bang (1).
En daarmee begint het pas echt. Nu (na de Big Bang, dus) hebben we gaswolken van voornamelijk protonen, en onder invloed van de zwaartekracht beginnen delen daarvan in grote massa’s te klonteren. Hoe zwaarder ze worden, hoe meer ze nog meer gas aantrekken, en dat eindigt met een effect om alle sneeuwballen het nakijken te geven: Onder invloed van de enorme zwaartekracht raken de protonen in één enkele kern bij elkaar gekwakt, en bijgevolg, aangezien enkel aantallen protonen bepalen wat voor een atoom we hebben, weten we hiermee hoe uit de protonen van de Big Bang de ons bekende materie ontstond.
Dit gaat om heel preciese vergelijkingen! Het gaat om processen waarover we een heel nauwkeurig inzicht hebben! Ze zijn vergelijkbaar met de chemische reacties die water maken van waterstof en zuurstof, maar ze vragen enorm veel meer energie om op gang te komen. En eenmaal ze op gang zijn geven ze ook enorm veel meer energie af: dat gaat zo met reacties die zich afspelen in de kernen van atomen, "kernreacties".
Voor de gigantische gasbollen die onder invloed van de zwaartekracht ontvlammen in een uitbarsting van nucleaire energie hebben we ook een naam: het zijn de sterren, waarvan onze zon de dichtstbijzijnde is. De astronomie geeft ons dus heel preciese vergelijkingen, die niet alleen de nucleaire reacties beschrijven waarmee waterstof wordt omgezet in zwaardere atomen, maar ook de energie die daarmee vrijkomt. Daarmee was één van de grote raadsels van destijds opgelost, namelijk de vraag waar de zon haar energie vandaan haalde, alsook hoe sterren op die gigantische afstanden van hier, desondanks nog steeds zichtbaar konden zijn.
Maar er zat, voor mij dan toch, een nog veel grotere verrassing te wachten aan de horizon. Als we van de Big Bang een erfenis van protonen meekregen, en als we sterren nodig hebben om te weten waar alle zwaardere atomen (op het helium dat onmiddellijk na de Big Bang ontstond na dan) vandaan komen – dan is alles wat we rondom ons aan zwaardere atomen zien materiaal dat ooit in het binnenste van een ster heeft gezeten. En wijzelf, die bestaan uit koolstof en stikstof en zuurstof en vele andere, inclusief het silicium waarmee ons verstand over dit onderwerp nadenkt, bestaan uit materiaal dat ooit in het binnenste van een ster heeft gezeten. En die sterren hebben hun materiaal weer uitgespuwd in de interstellaire nevelen, en opnieuw zijn gaswolken, verrijkt met dat zwaardere materiaal uit die sterren van de vorige generatie, in elkaar beginnen draaien, en één van die gasbollen is opnieuw ontvlamd tot een ster... En een klein deeltje van het materiaal is terechtgekomen op een planeet die rond die ster is blijven draaien, en er is leven tot stand gekomen en dat leven is geëvolueerd, en nog enkele miljarden jaren later zitten kleine onderdeeltjes daarvan op een computerklavier het verhaal na te vertellen.
Verfrissend, nietwaar?
---------------------------------------------------------
(1) http://speelsmaarserieus.blogspot.com/2006/07/kosmologie-weemoedig-wegdromend.html
Geen opmerkingen:
Een reactie posten