Hoogst mogelijke frequentie?

Erik stelde deze vraag op 14 mei 2021 om 06:02.

 Goede dag,

Kunt u mij vertellen of er een einde komt aan het EM spectrum?
Bestaat er een hoogst mogelijk frequentie? (de lichtsnelheid/planck contstante misschien?)
De tabelletjes die we zien stoppen by Gamma straling.
Ik neem aan dat de detector van een deeltjesversneller op een bepaalde frequentie moet kunnen detecteren om uberhaupt te kunnen meten. Net als een radio een draaggolf nodig heeft om een signaal op te kunnen vangen.
Ik kom op die vraag omdat ik zou willen weten of de detector van een deeltjes versneller steeds kleinere deeltjes zou kunnen vinden als de frequentie van die detector wordt verhoogt?
 Is er een grens aan het frequentie bereik?
Of zit ik op een verkeerd spoor? :-)

Vast bedankt voor uw antwoord.
Mvg, Erik Fleumer

Reacties

Theo de Klerk op 14 mei 2021 om 07:33
Er is bij ons weten geen maximum frequentie. Alles met hoge frequentie heet "gamma straling". Er is wel een praktische limiet: optredende processen kunnen energie als gammastraling vrijgeven maar elk proces heeft daarbij zijn eigen maximum.

c/h heeft dimensie  ms-1 /(Js) = 1/(Ns2)  en dit is geen energie.

Een detector laat zich niet met een radio vergelijken: die heeft geen vaste eigenschap als draaggolf-equivalent om te werken. Het werkt omdat gamma straling een proces in gang zet waarvan producten detecteerbaar zijn. Bij kortere golflengten kunnen dit processen zijn waarbij produkten niet detekteerbaar zijn. Zoals ogen wel zichtbaar licht waarnemen maar van radiostraling geen weet heeft.

Elementaire deeltjes worden ook indirect gemeten. Vroeger door ionisatiesporen op bellenvatfoto's, nu scintillatietellers. Maar ongeladen fotonen werden op foto's zo nooit gemeten - die waren onzichtbaar tot ze ineens geladen deeltjes produceerden of zo'n bestaand deeltje veel energie gaven. De jacht op kleinere deeltjes is er vooral een van steeds meer energie stoppen in botsingen tussen deeltjes in de hoop processen en hun produkten te veroorzaken die we wel registreren en waaruit we conclusies kunnen trekken.
Maar wat we niet "zien" , waar we geen weet van hebben, gaat ongezien voorbij. 

Ik weet niet wat je met "frequentie van de detector" bedoelt. Als je zijn gevoeligheidsinterval bedoelt ( zoals ogen alleen "zichtbaar licht" waarnemen) dan hangt dit inderdaad af van of de detector bepaalde proces-producten kan "zien". Tot dat moment er is, zijn dergelijke golflengten "ongezien". Gammastraling was voor de Geiger-Muller teller werd ontworpen, ook niet "te zien" of voelen maar leidde wel tot allerlei stralingsziektes waaraan o.m. Mme Curie uiteindelijk overleed. Haar lichaam was in zekere zin een detector voor die straling. Maar ook de Geiger-Muller teller registreert alleen die gammafotonen die een ionisatie veroorzaken waarop de teller aanslaat.
Erik op 14 mei 2021 om 08:31
Ik kwam op de vraag omdat ik zou willen weten of we zouden kunnen ontdekken waar quarks of elektronen uit bestaan als we hogere frequenties zouden kunnen meten. Hoe korter de golflengte hoe hoger de resolutie, toch? Ik vraag me ook af of we uiteindelijk uitkomen op niets anders dan energie die trilt. Maar om daar achter te komen zouden we moeten kunnen meten met iets dat hoger trilt dan het geen gemetenh wordt. Misschien is dit alleen maar een gedachte experiment, maar het houdt me wel aardig bezig.
In ieder geval bedankt voor uw uitleg. Want die was duidelijk.
Mvg Erik Fleumer.
Theo de Klerk op 14 mei 2021 om 09:13
Met hogere frequentie bedoel je oplossend vermogen. Met licht "zien" we microscopische voorwerpen, met elektronen (materiegolven) zien we molecuulstructuren. Dat "zien" is feitelijk waarnemen van buigingspatronen. We "zien" geen moleculen of atomen zo min als we een balpen zien. De ogen registreren interferentiepatronen die in ons hoofd tot "voorwerp balpen" worden vertaald. Deze patronen worden pas merkbaar als de golflengte kleiner is dan het voorwerp. Licht "ziet" zo de balpen (10  cm lang, licht 1 nm golflengte), een radiogolf ziet de pen niet en je huis ook niet: prima ontvangst in voortuin, binnenshuis en in de achtertuin. Huis en tuin (meter) zijn onzichtbaar voor radiogolven (100 meter).
Hoe korter de golflengte, hoe kleiner het waar te nemen voorwerp kan zijn omdat het merkbaar interfereert.
Helaas voor gammastraling neemt de energie per foton dan toe (hf) en is de kans dat zo'n klein deeltje daardoor wegschiet groter (net als Compton effect). Quarks lijken een dusdanig grote bindingsenergie te hebben dat wegschieten niet gebeurt maar meer een magneet-effect optreedt: breek die en er zijn ineens 2 magneten. Om quarks goed te zien is zoveel energie nodig ( korte golflengte) dat het de aanmaak van 2 nieuwe quarks (E=mc2) overstijgt en dat gebeurt dan ook: een meson deeltje van 2 quarks ontstaat. Ook sommige elementaire deeltjes zoals 3e generatie quark "top" ontstaan pas bij zeer hoge energie (en is dus pas in de jaren '90 gevonden toen we die hoge energie konden bereiken).
Quarks zijn dan ook nooit geisoleerd aangetroffen. Wel metingen aan kerndeeltjes die door buigingen doen vermoeden dat een kerndeeltje 2 of 3 locaties heeft waar een afwijkende lading (±2/3 e) zit wat suggereert dat het is samengesteld uit "iets" wat Gell-Mann ooit "quark" noemde (de naam "ace" heeft het niet gered). 
Botsingsproeven en bestudering van de brokstukken levert tot heden inzicht in de "deeltjesdierentuin". Nog kortere golflengten voor een "quark microscoop" leveren problemen op.

Plaats een reactie

+ Bijlage

Bevestig dat je geen robot bent door de volgende vraag te beantwoorden.

Noortje heeft vier appels. Ze eet er eentje op. Hoeveel appels heeft Noortje nu over?

Antwoord: (vul een getal in)