Glossarium astronomicum

Foton

De term foton komt van het Griekse woord phōs, wat licht betekent, en wordt daarom synoniem en door elkaar gebruikt met licht. Wanneer astronomen het over licht hebben, bedoelen ze alle soorten elektromagnetische straling, van radiogolven tot gammastraling.

Een foton is een fundamenteel deeltje, drager van de elektromagnetische kracht, en wordt beschouwd als het kleinste pakketje (quanta) elektromagnetische energie. De hoeveelheid energie die bij een foton met een bepaalde frequentie hoort, is evenredig aan deze frequentie en omgekeerd evenredig aan de golflengte.

Volgens de moderne opvattingen is een foton niet alleen een deeltje, maar ook een golf. In de astronomie zijn fotonen van fundamenteel belang voor ons vermogen om verschillende aspecten van het heelal en de objecten daarin te observeren en te meten.

Gerelateerde termen:

• Elektromagnetische straling

Foto-elektrisch effect

Wanneer licht of andere elektromagnetische straling op een materiaal valt, kunnen er, afhankelijk van het materiaal en de frequentie van het licht, elektronen vrijkomen: dit is het foto-elektrisch effect. Dit kan worden verklaard door licht te beschouwen als deeltjes of energiepakketjes die fotonen worden genoemd. Voor materialen, meestal metalen, moet de frequentie van het licht hoger zijn dan een drempelfrequentie (kenmerkend voor het materiaal) om de emissie van deze foto-elektronen te laten plaatsvinden. Hun maximale energie wordt bepaald door de frequentie; een verhoging van de frequentie van het licht leidt tot een toename van de maximale kinetische energie van de elektronen. Bij een toename van de intensiteit van monochromatisch licht komen er meer elektronen vrij, maar hun maximale kinetische energie verandert niet. Dit komt doordat de intensiteit van het licht recht evenredig is met het aantal fotonen.

Gerelateerde termen:

• Elektron

Molecuul

Een molecuul is een groep van twee of meer atomen die met elkaar verbonden zijn door zogenaamde chemische bindingen en die geen netto elektrische lading hebben. In de scheikunde zijn moleculen beperkt tot atomen die met elkaar verbonden zijn door covalente bindingen, maar in de astronomie worden ionische verbindingen soms ook als “moleculen” aangeduid. Moleculen komen voor in omstandigheden die variëren van de atmosferen van zonachtige en koelere sterren en bruine dwergen, tot de atmosferen, oceanen en ijzige gebieden van planeten en manen, tot ijzig materiaal op kometen en asteroïden, en tot de koudere delen van het interstellaire medium. Om nieuwe sterren te vormen zijn interstellaire moleculaire wolken nodig die voornamelijk uit waterstofmoleculen (H2) bestaan. Een nieuwe ster ontstaat wanneer een deel van zo'n wolk onder invloed van zijn eigen zwaartekracht samentrekt. Moleculen kunnen in de ruimte worden gedetecteerd omdat ze onder de juiste omstandigheden, terwijl ze roteren of trillen, elektromagnetische straling absorberen en uitzenden in smalle golflengtegebieden, meestal in het radio- of infraroodgebied. Deze “moleculaire lijnen” vormen patronen waarmee een molecuul kan worden geïdentificeerd.

Gerelateerde termen:

• Atoom
• Elektromagnetische straling
• Energieniveau

Energieniveau

Beschrijving: Een energieniveau is een discrete toegestane kwantumenergietoestand binnen een atoom of molecuul. Het wordt gemeten in elektronvolt (eV). Wanneer een elektron in een atoom of molecuul van een energieniveau met hogere energie naar een niveau met lagere energie beweegt, wordt een foton uitgezonden met een energie die gelijk is aan het energieverschil tussen de twee niveaus. Op dezelfde manier kan een foton worden geabsorbeerd door een atoom of molecuul als zijn energie gelijk is aan het energieverschil tussen het huidige niveau en een hoger niveau.

Gerelateerde termen:

• Atoom
• Molecuul
• Foton
• Elektron

Antimaterie

Begin 20^e eeuw realiseerden theoretisch natuurkundigen zich dat er voor elk soort deeltje een corresponderend soort antideeltje zou moeten zijn – een deeltje met dezelfde massa, maar verder volledig tegengestelde eigenschappen, met name een tegengestelde elektrische lading. Een paar jaar later werd het antideeltje van het elektron ontdekt: het "positron" heeft dezelfde massa als een elektron, maar een tegengestelde elektrische lading.

Voor sommige neutrale deeltjes, zoals het foton, is het antideeltje hetzelfde als het deeltje. Wanneer deeltje en corresponderend antideeltje elkaar ontmoeten, kunnen ze annihileren om fotonen te vormen. Ons universum lijkt grotendeels uit materie te bestaan, niet uit antimaterie die uit antideeltjes bestaat. De details van hoe dat is ontstaan, zijn onderwerp van lopend onderzoek.

Gerelateerde termen:

• Materie
• Deeltje
• Deeltjesfysica
• Elektron