De deeltjesfysica moest een manier vinden om de enorme stabiliteit van protonen en neutronen te kunnen verklaren. Dit werd de theorie van de kwantumchromodynamica (QCD). Deze theorie is ontwikkeld om de wisselwerking tussen quarks en gluonen, en daarmee de structuur van protonen en neutronen te kunnen onderbouwen. Ze moet de zogenaamde ‘sterke kernkracht’ of ‘sterke interactie’ verklaren.

Relatiefysica kan die zeer stabiele structuur van protonen en neutronen echter ook anders verklaren. Vrijheidsgraden – dimensies –  zijn op macroniveau volledig gescheiden. Maar op kwantumniveau zijn dimensies nog primitief. Er zijn tussenvormen. Deze gemengde dimensies maken het bestaan van de onmogelijke driehoek, de Penrose triangle, mogelijk.

Dimensies, ruimte en vlakken zijn macroscopische begrippen. We hebben de neiging om deze begrippen te extrapoleren naar het kwantumniveau. Maar dat gaat niet op. Dimensies zijn in de basis analoog en worden pas door onderlinge samenhang van grote hoeveelheden informatie min of meer discreet.

bron: wikipedia

Het rechter plaatje verbeeldt een neutron met twee down quarks en een up quark, met tussen elke quark een gluon. Deze structuur is uitzonderlijk sterk in vergelijking tot andere kwantumsystemen.

Wanneer quarks en gluonen een soort tussenvorm van vrijheidsgraden hebben, kunnen zij verstrengelingen vormen die als het ware een draai/twist naar het volgende element maken.

Bovenstaande figuur is bedoeld om te laten zien hoe merkwaardig de compositie van een proton of een neutron vanuit macroscopisch perspectief is. Wij hebben er geen voorstellingsvermogen voor.

Iedereen bevindt zich in de omgeving waarmee hij verstrengeld is. Op macroscopisch niveau zijn de x-, y- en z-assen voor iedereen gelijk. In de figuur is het universum van mannetje 2 echter gekanteld ten opzichte van dat van mannetje 1. In een macroscopische wereld kunnen beide mannetjes geen relatie hebben met elkaar. Relatie A is onmogelijk. Bij een neutron is dat anders. Quarks en gluonen hebben gemengde dimensies. Een combinatie van 6 van dergelijke verstrengelingen over gemengde dimensies maakt het vormen van een ‘onmogelijke driehoek’ in een neutron mogelijk.

Gewoon de meest waarschijnlijke optie
In het grafische model van de relatiefysica (hoofdstuk 5) is te zien dat van alle fermionen alleen de quarks gemende vrijheidsgraden hebben. We weten dat quarks alleen in samenstellingen voorkomen. Nooit als individueel ‘deeltje’. En die samenstellingen zijn altijd combinaties met andere quarks en/of gluonen. Quarks en gluonen zijn ideale partners voor elkaar. Met andere fermionen kunnen ze niets. Daar is tussenkomst van W-bosonen voor nodig. Het unieke bezit van de tussenvorm van dimensies maakt de waarschijnlijkheid op uitwisseling van informatie tussen quarks en gluonen onderling zeer groot en de kans op transformatie naar andere fermionen via W-bosonen kleiner. Zo gezien is de sterke kernkracht hetzelfde als de meest waarschijnlijke optie voor uitwisseling van informatie.

 Primitieve dimensies bij elektronen
Het primitieve karakter van dimensies op kwantumniveau is overigens ook te zien bij elektronen. Hier gaat het echter niet om gemengde vrijheidsgraden. Een elektron kan zich in een half vlak manifesteren, maar in combinatie met een atoomkern wordt dit een halve schil.

De sterke kernkracht houdt ook de atoomkern als geheel bij elkaar
In termen van deeltjesfysica speelt de sterke kernkracht ook een rol bij het bijeenhouden van neutronen en protonen binnen een atoomkern. Zonder deze kracht zouden de positief geladen protonen op de kleine afstanden binnen een atoomkern elkaar afstoten. Dit bij elkaar houden van protonen en neutronen wordt verklaard door uitwisseling van pionen, combinaties van quarks en antiquarks.

Relatiefysica kent een ander perspectief. Neutronen en protonen vallen niet samen. Er is dus afstand-informatie tussen deze baryonen; een verstrengeling tussen kwantumsystemen over één vrijheidsgraad, zoals bij een foton. Maar welke vrijheidsgraad (x-, y- of z-as in macroscopische termen) betreft dit wanneer de quarks en gluonen binnen de protonen en neutronen voortdurend verspringen en daarbij van vrijheidsgraad (‘dimensie’) veranderen? Het beeld van verspringende vrijheidsgraden is een parallel met de verspringende gluonen en de kleurlading van de deeltjesfysica. Dit verspringen is trouwens ook te beschouwen als een superpositie. Hoe dan ook, over welke vrijheidsgraad loopt de afstandverstrengeling tussen baryonen? En hoe ligt de parallel met pionen? Nou dat treft, want zo’n combinatie van een deeltje met zijn antideeltje komt overeen met een enkele verstrengeling zoals een foton. Fotonen kunnen – al dan niet virtueel – overgaan in een combinatie deeltje-antideeltje. Wellicht is een foton te beschouwen als een superpositie van verschillende vrijheidsgraden. Pionen, fotonen en afstandverstrengelingen zijn mogelijk verschillende uitingsvormen van dezelfde informatie. Noem het padintegralen.

Iets over de kleuren van ‘kleurlading’

• QCD gebruikt de metafoor van kleuren en hun antikleuren voor het onderscheiden van verschillende varianten van quarks en gluonen, en voor het beschrijven van regels die het vormen van combinaties mogelijk maken. Want gezamenlijk moeten de kleuren steeds neutraal zijn.
  Relatiefysica heeft geen kleurenmetafoor nodig. Ze onderscheidt zes lineaire richtingen waarin informatie gedeeld kan worden. Elke set heeft drie combinaties van twee tegenovergestelde richtingen. Dat bepaalt de regels van relatiefysica. Want gezamenlijk zijn ze neutraal.
• QCD beschrijft het overspringen van gluonen en daarmee het veranderen van de kleuren binnen een samenstelling. De kleuren mogen slechts in bepaalde combinaties voorkomen.
  In de relatiefysica heeft elk knooppunt van relaties precies zes richtingen waarin informatie lineair gedeeld kan worden. Gluonen en quarks (die alleen in combinaties voorkomen) hebben als bijzonderheid ook fusies van richtingen. Maar samen zijn het er telkens niet meer dan zes. En elke richting (of fusie) kan slechts met één buurman lineair informatie delen. Gedeelde informatie betekent uiteraard dezelfde informatie. Dit begrenst de mogelijkheden voor het vormen van combinaties.