Fizyka
  Wiw.pl   Na bieżąco:  Informacje   Co nowego   Matematyka i przyroda:  Astronomia   Biologia   Fizyka   Matematyka   Modelowanie rzeczywistości   Humanistyka:  Filozofia   Historia   Kultura antyczna   Literatura   Sztuka   Czytaj:  Biblioteka   Delta   Wielcy i więksi   Przydatne:  Słowniki   Co i gdzie studiować   Wszechświat w obrazkach    
 Jesteś tutaj:  Wirtualny Wszechświat > Fizyka > Wielkie wykłady - Boska cząstka 
  Indeks
Wielkie wykłady
Dramatis personae
Niewidoczna piłka
nożna

Pierwszy fizyk cząstek
Interludium A:
Opowieść o dwóch
miastach

Poszukiwania atomu:
mechanicy

Dalsze poszukiwania
atomu: chemicy
i elektrycy

Nagi atom
Interludium B:
Tańczący mistrzowie
wiedzy tajemnej

Akceleratory: one
rozkwaszają atomy,
nieprawdaż?

Czy Bogini stwarza to
wszystko . . .

Dlaczego aż tyle
energii?

Szczelina
Umasywniacz
Katedra Moneta, czyli
trzynaście sposobów
widzenia protonu

Nowa materia:
kilka przepisów

Cząstki z próżni
Wyścig
Wpływowa osobistość
z Kalifornii

Wielka nauka i genius
loci Kalifornii

Synchrotron: tyle
okrążeń, ile chcesz

Ike i piony
Damy Beppa
Pierwsza wiązka
zewnętrzna:
przyjmujemy zakłady

Dygresja w stronę
nauk społecznych:
pochodzenie wielkiej
nauki

Z powrotem do
maszyn: trzy przełomy
technologiczne

Czy większe jest
lepsze?

Czwarty przełom:
nadprzewodnictwo

Kowboj dyrektorem
laboratorium

Dzień z życia protonu
Decyzje, decyzje:
protony czy elektrony

Zderzenie czołowe
czy tarcza?

Wytwarzając
antymaterię

Zaglądanie do czarnej
skrzynki: detektory

Kłopoty
z pęcherzykami

Czego się
dowiedzieliśmy:
akceleratory i postęp
w fizyce

Trzy finały:
wehikuł czasu, katedry
i akcelerator na orbicie

Interludium C:
Jak w ciągu weekendu
złamaliśmy parzystość
i odkryliśmy Boga

A–tom!
I wreszcie boska
cząstka

Mikroprzestrzeń,
makroprzestrzeń
i czas przed
początkiem czasu

  Źródło
Leon Lederman,
Dick Teresi

BOSKA CZĄSTKA
Jeśli Wszechświat jest odpowiedzią, jak brzmi pytanie?

Przełożyła Elżbieta
Kołodziej-Józefowicz


  Trzy finały: wehikuł czasu, katedry i akcelerator na orbicie
 
Trzy finały:
wehikuł czasu, katedry i akcelerator na orbicie
 
Z
akończę tę część, przedstawiając nowy pogląd na temat tego, co naprawdę dzieje się podczas zderzeń w  akceleratorach. Pogląd ten przekazali nam koledzy astrofizycy (niewielka, ale bardzo zabawna grupa astrofizyków znalazła sobie schronienie w  Fermilabie). Ludzie ci zapewniają, a  nie mamy powodu, by im nie wierzyć, że świat został stworzony jakieś 15 miliardów lat temu w  gigantycznej eksplozji, zwanej Wielkim Wybuchem. W pierwszych chwilach po stworzeniu nowo narodzony Wszechświat był gęstą, gorącą zupą pierwotnych cząstek, które zderzały się ze sobą z  energiami (odpowiednimi do panującej wówczas temperatury) znacznie wyższymi, niż potrafimy sobie choćby w przybliżeniu wyobrazić. Ale w  miarę rozszerzania się Wszechświat robił się coraz chłodniejszy. W  pewnym momencie, około 10–12 sekundy po stworzeniu, średnia energia cząstek pływających w  gorącej kosmicznej zupie spadła do 1 TeV, czyli do wartości, jaką tewatron wytwarza w  każdej ze swych wiązek. Tym sposobem możemy akcelerator traktować jako wehikuł czasu. Na krótką chwilę, podczas czołowego zderzenia protonów, tewatron odtwarza warunki panujące we Wszechświecie, gdy jego wiek wynosił milionową milionową część sekundy. Możemy obliczyć ewolucję Wszechświata, jeśli znamy prawa fizyki działające w  każdej epoce i  warunki przekazane danej epoce przez poprzednią.
       To zastosowanie akceleratora jako wehikułu czasu stanowi poważny problem dla astrofizyków. W  normalnych warunkach my, fizycy cząstek elementarnych, bylibyśmy nieźle ubawieni, a  może nawet mile połechtani, ale nie interesowałoby nas za bardzo, czy akceleratory imitują wczesny Wszechświat, czy też nie. Jednak w  ostatnich latach zaczęliśmy dostrzegać związek. W  tych zamierzchłych czasach, kiedy panowały energie znacznie przewyższające 1 TeV – granica osiągalna przez nasze współczesne maszyny – kryje się potrzebna nam wskazówka. Ten wcześniejszy, gorętszy Wszechświat zawiera sekret, którego rozwiązanie może nas zaprowadzić do Boskiej Cząstki.
       Akcelerator jako wehikuł czasu – powiązanie z  astrofizyką – jest problemem wartym rozważenia. Na inne powiązania zwrócił uwagę Robert Wilson, kowboj i  budowniczy akceleratora, pisząc:
       „[Projektując Fermilab] braliśmy pod uwagę zarówno estetyczne, jak i  techniczne względy. Dopatrzyłem się nawet, co podkreślam z  naciskiem, dziwnego podobieństwa między katedrą a  akceleratorem: jedna budowla miała na celu osiągnięcie niezmierzonej wysokości w  przestrzeni, druga – dotarcie do podobnych wyżyn w  zakresie energii. Niewątpliwie estetyczny wdzięk obu struktur jest z  natury swej techniczny. W  katedrze dostrzegamy go w  funkcjonalności ostrołukowego sklepienia, w  doskonale wykorzystanej i  jakże dramatycznie wyrażonej równowadze między działajacymi nań siłami. Również w  akceleratorze estetyka technologii uwidacznia się w  sposób doskonały. Mamy tu spiralność orbit. Mamy elektryczny napór i  magnetyczny odpór. Obie siły działają w  nieustającym porywie skupienia aż do osiągnięcia najwyższej formy wyrazu, ale tym razem w  postaci energii świetlistej wiązki cząstek.
       Tak niesiony na fali uczuć, głębiej przyjrzałem się budowli katedry. Dostrzegłem uderzające podobieństwo, łączące niewielkie społeczności budowniczych katedr z  budowniczymi akceleratorów. Obie grupy skupiały w  sobie odważnych nowatorów, w  obu panowała zacięta rywalizacja, zwłaszcza między  przedstawicielami różnych narodowości, a  jednocześnie obie były internacjonalistyczne. Lubię porównywać wielkiego Maître d'Oeuvre, Sugera od Saint Denis z  Cockcroftem z  Cambridge albo Sully'ego od Notre-Dame z  Lawrencem z  Berkeley, czy Villarda de Honnecourt z  Budkerem z  Nowosybirska”.
       Mogę do tego dodać tylko, że istnieje jeszcze jeden głębszy związek: zarówno katedry, jak i  akceleratory budowano wysiłkiem wielkiej wiary. I  oba te rodzaje budowli stanowiły źródło duchowych wzlotów, transcendencji i   dzięki modlitwie – objawienia. Oczywiście, nie wszystkie katedry działały.
       Jednym ze wspanialszych momentów w  naszej pracy jest ta chwila, gdy w  zatłoczonym pomieszczeniu kontrolnym szefowie (w  tym szczególnym dniu) stają przy pulpitach sterowniczych i  wszyscy wpatrują się w  ekrany. Wieloletni wysiłek naukowców i  inżynierów ma lada chwila przynieść owoc w  postaci przyspieszonej wiązki, która bierze początek w  butli z  wodorem i  wyłania się z  misternego układu wnętrzności maszyny... Działa! Jest wiązka! Szampan wypełnia styropianowe kubki, a  radość i  uniesienie maluje się na wszystkich twarzach. W  naszej świętej metaforze widzę robotników, którzy mocują ostatnie gargulce, podczas gdy księża, biskupi i  kardynałowie razem z  nieodzownym garbatym dzwonnikiem otaczają ołtarz w  pełnym napięcia skupieniu, by przekonać się, czy działa.
       Oceniając akcelerator, oprócz jego gigaelektronowoltów i  innych technicznych atrybutów trzeba też wziąć pod uwagę jego estetyczną wartość. Możliwe, że za kilka tysięcy lat archeolodzy i  antropolodzy będą oceniać naszą kulturę na podstawie akceleratorów. Są one przecież największymi maszynami, jakie stworzyła nasza cywilizacja. Dziś zwiedzamy piramidy egipskie albo Stonehenge i  podziwiamy nie tylko ich piękno, lecz także osiągnięcia techniczne, dzięki którym budowle te mogły powstać. A  przecież służyły one także i  naukowym celom: stanowiły przecież „obserwatoria”, z  których można było śledzić ruchy ciał niebieskich. Z  podziwem patrzymy dziś na wielkie budowle wzniesione przez starożytne kultury, które próbowały mierzyć ruchy ciał na sklepieniu niebieskim w  dążeniu do osiągnięcia harmonii z Wszechświatem. Forma i  funkcja łączyły się ze sobą w  takich budowlach, jak Stonehenge czy piramidy, po to, by ich budowniczowie mogli zgłębiać naukowe prawdy. Akceleratory są naszymi piramidami, naszym Stonehenge.
       Trzeci finał dotyczyć będzie naszego patrona, Enrico Fermiego, jednego z  najsłynniejszych fizyków lat trzydziestych, czterdziestych i  pięćdziesiątych XX wieku. Był Włochem. Jego prace w  Rzymie – zarówno teoretyczne, jak i  eksperymentalne – miały ogromne znaczenie i  zgromadziły wokół niego tłum wyjątkowo zdolnych studentów. Był wspaniałym i  oddanym nauczycielem. W roku 1938 otrzymał Nagrodę Nobla, a  ceremonię jej odbioru potraktował jako okazję do ucieczki z  faszystowskich Włoch i  osiadł w  USA.
       Sława, jaką się cieszył w  całym amerykańskim społeczeństwie, brała się stąd, że kierował zespołem, który w  czasie drugiej wojny światowej zbudował w  Chicago pierwszy działający stos atomowy. Po wojnie Fermi zgromadził na Uniwersytecie w  Chicago grupę genialnych studentów – teoretyków i  eksperymentatorów. Jego uczniowie z  okresu rzymskiego i  chicagowskiego rozproszyli się po świecie, wszędzie zdobywając najwyższe stanowiska i  nagrody. „Dobrego nauczyciela poznaje się po tym, ilu jego studentów otrzymało Nagrodę Nobla” – mówi stare azteckie przysłowie.
       W  roku 1954 Fermi wygłosił pożegnalne przemówienie przy okazji składania rezygnacji z  funkcji prezydenta Amerykańskiego Towarzystwa Fizycznego. Na wpół żartobliwie, na wpół poważnie przewidywał, że w  niedalekiej przyszłości na orbicie okołoziemskiej zbudujemy akcelerator wykorzystujący naturalną próżnię przestrzeni kosmicznej. Zwrócił też uwagę, że można by go zbudować, wykorzystując wojskowe budżety Związku Radzieckiego i  Stanów Zjednoczonych. Za pomocą kieszonkowego kalkulatora obliczyłem, że jeśli zastosujemy nadprzewodzące magnesy, możemy osiągnąć 50 tysięcy TeV za cenę 10 bilionów dolarów, nawet bez zniżek za zakupy w  ilościach hurtowych. Czyż może być lepszy sposób na przywrócenie światu zdrowych zmysłów niż przekucie mieczy na akceleratory?
góra strony
poprzedni fragment następny fragment
Wiw.pl  |  Na bieżąco  |  Informacje  |  Co nowego  |  Matematyka i przyroda  |  Astronomia  |  Biologia  |  Fizyka  |  Matematyka  |  Modelowanie rzeczywistości  |  Humanistyka  |  Filozofia  |  Historia  |  Kultura antyczna  |  Literatura  |  Sztuka  |  Czytaj  |  Biblioteka  |  Delta  |  Wielcy i więksi  |  Przydatne  |  Słowniki  |  Co i gdzie studiować  |  Wszechświat w obrazkach