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?

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

A–tom!
ODDZIAŁYWANIE
ELEKTRYCZNE

Cząstki wirtualne
Osobisty magnetyzm
mionu

ODDZIAŁYWANIE
SŁABE

Lekko złamana
symetria, czyli skąd
się wzięliśmy

Polowanie na małe
neutralne

Wybuchowe równanie
Zbrodnicza spółka
i dwuneutrinowy
eksperyment

Brazylijskie zadłużenie
krótkie spódniczki
i vice versa

ODDZIAŁYWANIE
SILNE

Wołania kwarków
Zasady zachowania
Niobowe jaja
„Rutherford” wraca
Rewolucja
Listopadowa

Poszukiwanie
wybrzuszeń

Skąd to całe
zamieszanie (i trochę
kwaśnych winogron)

Nagi powab
Trzecia generacja
JESZCZE O
ODDZIAŁYWANIU
SŁABYM

Pora
na przyspieszenie
oddechu

Znalezienie zet zero
JESZCZE
O ODDZIAŁYWANIU
SILNYM: GLUONY

Koniec drogi
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


  Skąd to całe zamieszanie (i trochę kwaśnych winogron)
 
Skąd to całe zamieszanie
(i trochę kwaśnych winogron)
 
W
szystko to jest szalenie ciekawe, ale po co tyle hałasu? Wiadomość o  wspólnym oświadczeniu z  jedenastego listopada rozniosła się natychmiast po całym świecie. Tak wspomina te dni jeden z  naukowców z  CERN: „To było nie do opisania. Wszyscy o  tym rozmawiali na korytarzach”. O  odkryciu poinformował „New York Times” w  niedzielnym wydaniu na pierwszej stronie: ZNALEZIONO NOWY I  ZADZIWIAJĄCY RODZAJ CZĄSTKI ELEMENTARNEJ. „Science”: DWIE NOWE CZĄSTKI RADUJĄ I  ZADZIWIAJĄ FIZYKÓW. A Walter Sullivan, jeden z  najlepszych popularyzatorów nauki, napisał później w  „New York Timesie”: „Chyba jeszcze nigdy w  fizyce nie zapanowała podobna wrzawa... i  nie zanosi się, że szybko się to wszystko uspokoi”. Zaledwie dwa lata później, w  roku 1976, Ting i  Richter wspólnie otrzymali Nagrodę Nobla za odkrycie J/Y.
       Wiadomość o  odkryciu dotarła do mnie, gdy ciężko pracowałem w  Fermilabie nad eksperymentem o  egzotycznej nazwie E-70. Czy potrafię teraz, po siedemnastu latach, przypomnieć sobie uczucia, których wtedy doświadczyłem? Jako naukowiec i  fizyk cząstek elementarnych ucieszyłem się dokonanym przełomem. Radość ta zmieszana była oczywiście z  zazdrością, a  nawet z  odrobiną morderczej zawiści wobec odkrywców. To normalna reakcja. Przecież ja już to zrobiłem – Ting powtarzał mój eksperyment! To prawda, że w  latach 1967–1968 nie istniały jeszcze detektory, które pozwoliłyby Tingowi przeprowadzić tak dokładne pomiary. Niemniej stary eksperyment z  Brookhaven miał w  sobie elementy godne uhonorowania dwiema Nagrodami Nobla – gdybyśmy tylko mieli lepsze detektory i  gdyby Bjorken pracował w  Columbia, i  gdybyśmy byli ciut inteligentniejsi... Gdyby babcia miała wąsy...
       No cóż, sam jestem sobie winien. Po znalezieniu w  roku 1967 tajemniczego pagórka, postanowiłem dalej badać dileptony za pomocą nowych, właśnie wprowadzanych potężniejszych maszyn. W roku 1971 CERN miał uruchomić nowy akcelerator protonów, ISR, o  efektywnej energii dwudziestokrotnie wyższej niż dostępna w  urządzeniu pracującym w  Brookhaven. Porzuciłem więc wróbla, którego miałem w  garści, i  zgłosiłem projekt badawczy w  CERN. Gdy zaczęliśmy zbierać dane w  roku 1972, znów nie zdołałem dostrzec J/psi, tym razem na skutek bardzo silnego tła nieproszonych pionów. Ponadto nowe urządzenie napromieniowywało nasz nowiutki detektor cząstek ze szkłem ołowiowym, o  czym nie mieliśmy pojęcia. Zaobserwowane tło samo w  sobie okazało się odkryciem – zarejestrowaliśmy hadrony o  dużym pędzie poprzecznym. Były to kolejne dane świadczące o  kwarkowej budowie protonu.
       Tymczasem w  roku 1971 przygotowywano się do uruchomienia w  Fermilabie „dwusetki”. Tam też próbowałem szczęścia. Eksperyment w  Fermilabie rozpoczął się na początku 1973 roku i  na swe usprawiedliwienie mam... No cóż, tak naprawdę to nie zabraliśmy się nawet do robienia tego, co planowaliśmy, bo zainteresowały nas ciekawe dane, jakie otrzymywały inne grupy pracujące w  nowym laboratorium Fermilabu. Wszystko spełzło na niczym i  zanim wreszcie znowu zabraliśmy się do dileptonów, Rewolucję Listopadową opisywano już w  podręcznikach. Tak więc nie tylko przegapiłem cząstkę J/psi w  Brookhaven, ale także na dwóch nowych maszynach, co stanowi swego rodzaju rekord zaniedbania w  fizyce cząstek elementarnych.
       Nie odpowiedziałem jeszcze na pytanie: no i  co z  tego? J/psi jest hadronem, ale przecież odkryliśmy już przedtem setki hadronów. Czemu mielibyśmy się podniecać jeszcze jednym, nawet jeśli ma tak fikuśną nazwę? Chodzi o  to, że ma bardzo dużą masę – jest trzykrotnie cieższy od protonu, i  o  to, że jego masa jest bardzo wąska – jej szerokość nie przekracza 0,05 MeV.
       Wąska szerokość? Oznacza to rzecz następującą: nietrwała cząstka nie może mieć wyraźnej, ściśle określonej masy. Mówi o  tym zasada nieoznaczoności Heisenberga. Im krótszy okres życia cząstki, tym szerszy jest jej rozkład masy. Jest to związek kwantowy. Mówiąc o  rozkładzie masy, mamy na myśli to, że seria pomiarów daje w  efekcie różne wyniki, których wykres przyjmuje kształt krzywej dzwonowej, znanej z  rachunku prawdopodobieństwa. Maksymalna wartość tej krzywej, powiedzmy przy 3,105 GeV, zwana jest masą cząstki, a  wielkość odchylenia pomiarów od tej wielkości jest związana z  długością życia cząstki. Skoro nieokreśloność odbija się w  pomiarze, możemy to ująć w  ten sposób, że w  wypadku trwałej cząstki dysponujemy w  zasadzie nieskończonym czasem na dokonanie pomiaru jej masy i  dlatego rozrzut wyników jest nieskończenie wąski. Natomiast nie można zmierzyć z  dowolną dokładnością masy bardzo krótko żyjącej cząstki (nawet hipotetycznie). Choćbyśmy użyli najczulszej aparatury, zawsze otrzymamy znacznie różniące się od siebie rezultaty. Na przykład typowa cząstka podlegająca oddziaływaniu silnemu rozpada się w  ciągu 10–23 sekundy, a  rozrzut masy wynosi około 100 MeV.
       Jeszcze jedna sprawa. Wspominałem, że wszystkie hadrony oprócz swobodnego protonu są nietrwałe. Im większa jest masa hadronu czy jakiejkolwiek innej cząstki, tym krócej ona żyje, bo ma do wyboru więcej różnych możliwości rozpadu. A  tu nie dość, że znajdujemy J/psi o  ogromnej masie (w  roku 1974 była najcięższą ze wszystkich znanych cząstek), to jeszcze na dodatek stwierdzamy, iż ma nadzwyczaj niewielki rozkład masy, ponad tysiąc razy węższy niż typowa cząstka podlegająca oddziaływaniu silnemu. Czyli jest ona bardzo trwała. Coś powstrzymuje ją przed rozpadem.
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