Gereedschap van de fysicus

Natuurkundigen kunnen geen licht gebruiken om atomaire en sub-atomaire structuren te onderzoeken, omdat licht een te grote golflengte heeft. Maar alle deeltjes hebben golf-eigenschappen, dus ze kunnen een deeltjes-sonde nemen.

Om de kleinste structuren te zien hebben ze wel deeltjes nodig met de kleinst mogelijke golflengte. De meeste deeltjes in de wereld om ons heen hebben echter een nogal lange golflengte. Hoe kun je die nu korter maken, om een goede sonde te krijgen?

grafiek

Het antwoord is af te lezen in de grafiek van het verband tussen golflengte en "hoeveelheid beweging", of impuls (Engels:'momentum'):

impuls en golflengte zijn omgekeerd evenredig.
Een korte golflengte krijg je bij een hoge impuls (= massa x snelheid).

Het gereedschap voor de natuurkundige die op zoek is naar het kleine is: de deeltjesversneller. Dit is de betere microscoop, waarmee de golflengte van de sonde verkleind kan worden door de impuls te laten toenemen. Deze tak van de fysica heet wel de "hoge-energie-fysica".

Stappen:

doe het deeltje waarmee je sondeert in een versneller,
versnel het tot dicht bij de lichtsnelheid,
omdat het nu heel veel impuls heeft is de golflengte heel kort,
laat dit sonderingsdeeltje op het doelwit knallen, en registreer wat er gebeurt.