Grootste versnelling?

Moderator: physicalattraction

Gebruikersavatar
Moderator
Berichten: 4.652

Grootste versnelling?

Ik vraag me af wat de grootste versnelling is in de natuur. Een vlo haalt 5000 m/s². Een grotere versnelling waar ik nu aan denk is het alfa-deeltje dat uit de kern van een uraniumkern is getunneld. Het alfa-deeltje voelt net buiten de kern een afstotende coulombkracht van F = f q Q / r², met q = 2 e, Q = 92 e, en r = 5 fm, dus F = 1.7 kN. De versnelling aan het eind van de tunnel is a = F/m, met m = 4 u, dus a = 3⋅1029 m/s². Mind your step!

Is er een nog hogere versnelling te bedenken in de natuur?

Gebruikersavatar
Berichten: 3.198

Re: Grootste versnelling?

Lees net iets over Planckversnelling ofwel de snelheidstoename van zero speed naar de lichtsnelheid c in 1 Plancktijd. (QM)
Planck versnelling.png
Planck versnelling.png (12.01 KiB) 1722 keer bekeken

Gebruikersavatar
Moderator
Berichten: 4.652

Re: Grootste versnelling?

Ik weet niet wat je daarmee bedoelt. Is er een object dat die versnelling ondergaat, of is het een theoretische natuurconstante?

Gebruikersavatar
Moderator
Berichten: 3.785

Re: Grootste versnelling?

@jkien, klopt die berekening wel? De kern heeft weliswaar 92 protonen, maar er cirkelen ook elektronen om de kern die deze Coulombkracht afschermen, toch?

Gebruikersavatar
Moderator
Berichten: 4.652

Re: Grootste versnelling?

De vraag is waar de uitgang van de tunnel van het alfadeeltje is. Op grond van populaire plaatjes vermoed ik dat de uitgang ongeveer 1 kernstraal buiten de kern is, bij uranium zou dat 0,01 pm buiten het midden van de kern zijn.

De straal van de binnenste elektronenschil is de bohrstraal / Z, met bohrstraal = 50 pm, dus ongeveer 0,5 pm voor uranium.

Daarom denk ik dat het alfadeeltje aanvankelijk de afstoting voelt van een kern die niet afgeschermd is door elektronen.

uranium.png

Gebruikersavatar
Berichten: 10.037

Re: Grootste versnelling?

jkien schreef: vr 14 mei 2021, 17:48
Daarom denk ik dat het alfadeeltje aanvankelijk de afstoting voelt van een kern die niet afgeschermd is door elektronen.
Dan nog zal de relatieve permittiviteit een heel stuk hoger zijn dan 1 met zoveel geladen deeltjes in de buurt.

Daarbij, de elektronlading bevindt zich ook deels in de kern en vlak daaromheen, dus een zekere afscherming is er altijd. Maar op de ordegrootte van de versnelling zal het niet veel invloed hebben; de relatieve permittiviteit wel.
Cetero censeo Senseo non esse bibendum

Berichten: 61

Re: Grootste versnelling?

Mijn eerste gedachte was Dodge Demon. Mijn 2e gedachte was best snel maar niet veel meer dan 1 G. Mijn 3e gedachte is een klein zwart gat met de Planckmassa. Als ik de wetten van Newton dan toepas kom ik op 10^49 G. Akelig dichtbij de 10^50 G om te versnellen van 0 naar lichtsnelheid in de Plancktijd volgens Newton.

Gebruikersavatar
Moderator
Berichten: 4.652

Re: Grootste versnelling?

Het aardige aan de enorme versnelling van alfadeeltjes is dat het voortdurend gebeurt in je lichaam, vele keren per seconde. De gemiddelde mens is een alfa-bron met een activiteit van ongeveer 20 Bq van polonium-210 (d.w.z. 0.1 femtogram, gelukkig veel minder dan de fatale microgram van de moord op Litvinenko in 2006) en 20 Bq van lood-210. (link)

Micro zwarte gaten en Planckmassa's behoren niet echt tot mijn belevingswereld.

Gebruikersavatar
Lorentziaan
Berichten: 1.134

Re: Grootste versnelling?

Deze kan er ook wat van (ik geloof de snelste versnelling in de natuur (biologie) .. niet zeker, maar zeer vreemde beestjes. De bidsprinkhaankreeft.
mantis-shrimp.jpg
Versnelling van die klauwtjes is bijna even groot als bij de waarnemingshorizon van een stellair zwart gat! (Zelfde orde.)

Verder moet ik vooral denk aan neutrino's .. en/of supernova's .. of Quasars voor de grootste versnelling in de praktijk. (Maar (nog) niet opgezocht.)
Condemnant Quod Non Intellegunt

Gebruikersavatar
Moderator
Berichten: 4.652

Re: Grootste versnelling?

Marko schreef: vr 14 mei 2021, 18:21 Dan nog zal de relatieve permittiviteit een heel stuk hoger zijn dan 1 met zoveel geladen deeltjes in de buurt.
Ik weet het niet. De elektronenwolk ziet niets gebeuren tijdens de kortdurende versnelling van het alfadeeltje. Bij een versnelling van 3⋅1029 m/s2 bereikt het alfadeeltje vanuit rust in een tijd van 0,3⋅10-24 s een snelheid van 1⋅107 m/s, dat is de eindsnelheid van een 4 MeV alfadeeltje. In die korte tijd heeft hij slechts 0,2 femtometer afgelegd. Hij is dus nog heel dicht bij de kern. Voor de elektronenwolk op 0,5 tot 100 pm afstand van het centrum is de centrale lading nog steeds gelijk aan de lading van de moederkern. De elektronenwolk reageert niet zo snel, lijkt me.

Gebruikersavatar
Lorentziaan
Berichten: 1.134

Re: Grootste versnelling?

Misschien heb je hier nog iets aan (plasma accelerators)?:
https://en.m.wikipedia.org/wiki/Orders_ ... eleration)

Er bestaan zeker grotere versnellingen in het universum .. maar nu eerst wel weer even genoeg voor mij.
Condemnant Quod Non Intellegunt

Berichten: 61

Re: Grootste versnelling?

TommyWhite schreef: za 15 mei 2021, 13:33 Deze kan er ook wat van (ik geloof de snelste versnelling in de natuur (biologie) .. niet zeker, maar zeer vreemde beestjes. De bidsprinkhaankreeft.

mantis-shrimp.jpg

Versnelling van die klauwtjes is bijna even groot als bij de waarnemingshorizon van een stellair zwart gat! (Zelfde orde.)
Dat zou bizar zijn. Ik neem aan dat de versnelling bij een stellair zwart gat het zelfde is bij een neutronen ster. 100 miljard G of 10^12 m/s2. Dat is het zelfde als de klauwtjes in 1 nanoseconde 1 km/s bereiken.

Berichten: 61

Re: Grootste versnelling?

Als liefhebbers van snelle auto's deze discussie lezen zullen ze in tranen uitbarsten en hun geliefde Ferrari inruilen voor een deeltjes versneller. (Hoe groot is de versnelling in een deeltjes versneller ?) Of om het wat tastbaarder te maken... een kogel in een vuurwapen levert ook een aardige versnelling. Ik vermoed zelfs meer dan de bidspringhaan van TommyWhite. De versnelling van een vuurwapen kan ik aardig inschatten denk ik. Maar ik ben heel benieuwd hoe groot de versnelling van de klauwtjes van een bidsprinkhaan is.

Berichten: 716

Re: Grootste versnelling?

jkien schreef: do 13 mei 2021, 23:50 Ik vraag me af wat de grootste versnelling is in de natuur. Een vlo haalt 5000 m/s². Een grotere versnelling waar ik nu aan denk is het alfa-deeltje dat uit de kern van een uraniumkern is getunneld. Het alfa-deeltje voelt net buiten de kern een afstotende coulombkracht van F = f q Q / r², met q = 2 e, Q = 92 e, en r = 5 fm, dus F = 1.7 kN. De versnelling aan het eind van de tunnel is a = F/m, met m = 4 u, dus a = 3⋅1029 m/s². Mind your step!

Is er een nog hogere versnelling te bedenken in de natuur?
Je kunt in de kwantummechanica een deeltje geen versnelling toedichten "voor een meting" (tenzij je de Bohmse interpretatie aanhangt). Dat is een klassiek idee. Daarom werken we in de KM ook met energie ipv kracht.

Gebruikersavatar
Moderator
Berichten: 4.652

Re: Grootste versnelling?

Maar op grote afstand van de moederkern kan het vrije alfadeeltje wel klassiek versneld worden, bijvoorbeeld in een deeltjesversneller, een elektrisch veld, of een magneetveld.

Op welke afstand van de moederkern ligt de overgang tussen klassiek en kwantummechanica dan? Misschien op de afstand die gelijk is aan de debroglie-golflengte van het vrije alfadeeltje, \(r = \lambda = \frac{h}{p} = \frac{h}{\sqrt{2mE}}\). Voor een 4 MeV alfadeeltje is dat 70 fm. Is dat het idee?

Reageer