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


  Pierwsza wiązka zewnętrzna: przyjmujemy zakłady
 
Pierwsza wiązka zewnętrzna:
przyjmujemy zakłady
 
M
amy więc lato roku 1950, maszyna jest sparaliżowana bólami rodzenia, a  ja rozpaczliwie potrzebuję danych, żeby uzyskać doktorat i  zacząć zarabiać na życie. Wszystko wówczas kręciło się wokół pionów. Bombarduj kawałek miedzi, węgla, czy czegokolwiek, co ma jądro, wiązką protonów o  energii 400 MeV, a  otrzymasz piony. Ośrodek w  Berkeley zatrudnił Lattesa, by nauczył fizyków, jak naświetlać i  wywoływać czułe emulsje, podobne do tych, które z  takim powodzeniem stosowano w  Bristolu. Do komory próżniowej wkładano stos takich płytek i  pozwalano protonom bombardować tarczę w  ich pobliżu. Korzystając ze śluzy powietrznej, zabierano płytki, wywoływano je (tydzień wysiłków), a  potem poddawano oględzinom pod mikroskopem (miesiące!). Wszystkie te starania przyniosły zespołowi z  Berkeley zaledwie kilkadziesiąt zdarzeń z  udziałem pionów. Musiał istnieć jakiś prostszy sposób! Problem polegał na tym, że aby zarejestrować piony, detektory cząstek musiały się znaleźć wewnątrz akceleratora, w  strefie silnego działania magnesów. W  tej sytuacji rzeczywiście jedynym praktycznym rozwiązaniem były te stosiki płytek. Bernardini planował eksperyment podobny do przeprowadzonego w  Berkeley. Duża, elegancka komora mgłowa, którą zbudowałem w  ramach przygotowań do doktoratu, była znacznie lepszym detektorem, ale nigdy by się nie zmieściła między bieguny magnesu wewnątrz akceleratora, nie mówiąc już o  tym, że nie przeżyłaby panującego tam silnego promieniowania. Betonowa ściana o  grubości ponad trzech metrów oddzielała magnes cyklotronu od reszty laboratorium. Jej zadanie polegało na tłumieniu zbłąkanego promieniowania.
       John Tinlot był nowym asystentem, który przybył na Uniwersytet Columbia ze słynnej grupy Brunona Rossiego, badającej w  MIT promieniowanie kosmiczne. Tinlot uosabiał istotę fizyki: jako nastolatek był już wysokiej klasy skrzypkiem, ale po wielu rozterkach podjął decyzję, że zostanie fizykiem, i  zaniechał grania na skrzypcach. Był pierwszym młodym doktorem, z  którym przyszło mi pracować, i  bardzo dużo się od niego nauczyłem. Nie tylko fizyki. John miał genetycznie uwarunkowaną skłonność do hazardu: czarny Piotruś, ruletka, poker – dużo pokera. Grywaliśmy podczas eksperymentów w  oczekiwaniu na dane. Grywaliśmy w  czasie wakacji, w  pociągach i  samolotach. Był to umiarkowanie kosztowny sposób uczenia się fizyki, jako że swoje przegrane kompensowałem u  innych graczy – studentów, techników, strażników – których werbował John. Nie miał litości.
       Siedzieliśmy z  Johnem na podłodze jeszcze-nie-zupełnie-pracującego akceleratora, piliśmy piwo i  dyskutowaliśmy o  świecie. „Co tak naprawdę dzieje się z  pionami wylatującymi z  tarczy?” – zapytał nagle. Nauczyłem się już, że lepiej w  takich sytuacjach zachować ostrożność, bo John był hazardzistą zarówno na wyścigach konnych, jak i  w  laboratorium. „No, jeśli tarcza jest wewnątrz maszyny [a  musiała być, bo jeszcze nie wiedzieliśmy, jak wyprowadzić protony z  cyklotronu], magnes rozpyli je na wszystkie strony” – odpowiedziałem ostrożnie.
 
       JOHN: Niektóre wylecą z  urządzenia i  uderzą w  osłonę?
       JA: Jasne, tylko że będą wszędzie.
       JOHN: A  może byśmy tak sprawdzili?
       JA: Jak?
       JOHN: Prześledzimy tory cząstek w  polu magnetycznym.
       JA: Ale przecież to wymaga pracy [był piątek, godzina ósma wieczorem].
       JOHN: Mamy tablice z  pomiarami pól magnetycznych?
       JA: Właśnie miałem zamiar iść do domu.
       JOHN: Użyjemy tych zwojów papieru pakowego i  wykreślimy ścieżki pionów w  skali 1:1.
       JA: Może w  poniedziałek?
       JOHN: Bierz suwak logarytmiczny [był rok 1950], a  ja będę rysował.
 
       No cóż, w  sobotę o  czwartej nad ranem dokonaliśmy fundamentalnego odkrycia, które miało zmienić sposób, w  jaki korzystamy z  cyklotronów. Prześledziliśmy około osiemdziesięciu fikcyjnych cząstek wyłaniających się z  tarczy, która znajduje się w  akceleratorze. Rozpatrzyliśmy rozmaite możliwe kierunki i  energie: 40, 60, 80 i  100 MeV. Ku naszemu zaskoczeniu, cząstki nie rozbiegały się na wszystkie strony, lecz – na skutek własności pola magnetycznego w  pobliżu i  poza krawędzią magnesu cyklotronu – ich tor ulegał zakrzywieniu wokół maszyny i  formowała się z  nich wąska wiązka. Odkryliśmy tak zwane ogniskowanie na obrzeżu pola (fringe field focusing). Obracając wielkie arkusze papieru, to znaczy dobierając odpowiednie położenie tarczy, zdołaliśmy skierować wiązkę pionów o  przyzwoitej energii – około 60 MeV – prosto w  stronę mojej nowiutkiej komory mgłowej. Jedyny problem stanowiła betonowa ściana, która oddzielała maszynę od laboratorium, gdzie stała moja wspaniała komora.
       Nikt się nie spodziewał tego odkrycia. W  poniedziałek rano rozłożyliśmy się pod gabinetem dyrektora, by jak najwcześniej przekazać mu nowinę. Mieliśmy do niego trzy niewielkie prośby: (1) zmienić lokalizację tarczy w  maszynie; (2) zrobić znacznie cieńsze okienko między komorą próżniową cyklotronu a  światem zewnętrznym, aby zminimalizować wpływ, jaki mogła mieć stalowa płyta grubości 2,5 metra na pojawiające się piony; (3) wybić nowy otwór – wysoki na 10 cm i  szeroki na 25 cm – w  betonowej ścianie grubości trzech metrów. A  wszystkiego tego domagali się skromny doktorant i  młody asystent!
       Nasz dyrektor, profesor Eugene Booth, był prawdziwym dżentelmenem z  Georgii, któremu bardzo rzadko się zdarzało, by powiedział choćby „do licha”. Ale dla nas zrobił wyjątek! Perswadowaliśmy mu, tłumaczyliśmy i  schlebialiśmy. Malowaliśmy przed nim wizje pełnej chwały przyszłości. Mamiliśmy go sławą! Wyobraź sobie tylko: pierwsza w  świecie zewnętrzna wiązka pionów!
       Booth wyrzucił nas za drzwi, ale po lunchu wezwał z  powrotem (tymczasem my rozważaliśmy, czy lepiej będzie zażyć strychninę czy arszenik). Odwiedził go Bernardini, któremu przedstawił naszą koncepcję. Przypuszczam, że Bernardiniemu umknęły szczegóły naszej propozycji wyłożone w  południowej, śpiewnej angielszczyźnie Bootha. On sam wyznał mi kiedyś: „Boos, Booz, któż potrafi wymówić te wszystkie amerykańskie nazwiska?” Niemniej udzielił nam swego poparcia z  typowym dla siebie włoskim entuzjazmem.
       Miesiąc później wszystko już działało – tak jak to wyrysowaliśmy na papierze pakowym. W  ciągu kilku dni moja komora mgłowa zarejestrowała więcej pionów niż wszystkie inne laboratoria świata razem wzięte. Na każdej fotografii (robiliśmy je co minutę) było 6–10 pięknych śladów pionów. Na co trzeciej lub co czwartej fotografii widniało załamanie śladu pionu, ukazujące jego rozpad na mion i  coś innego”. Moja rozprawa doktorska dotyczyła rozpadu pionów. W  ciągu sześciu miesięcy stworzyliśmy cztery wiązki. Nevis pracował pełną parą, produkując dane, dzięki którym określiliśmy własności pionów. Gdy tylko nadarzyła się sposobność, pojechaliśmy z  Johnem do Saratogi na wyścigi konne. Tam John postawił w  ósmej gonitwie wszystkie nasze pieniądze – przeznaczone na obiad i  benzynę na powrotną drogę. Szczęście nieustannie mu dopisywało. Wygrał 28 do 1. Naprawdę uwielbiałem tego faceta.
       John Tinlot musiał mieć niesamowitą intuicję, by podejrzewać zjawisko ogniskowania na obrzeżu pola, które przegapili wszyscy inni pracujący z  cyklotronami. Został wybitnym profesorem Uniwersytetu w  Rochester, lecz, niestety, zmarł na raka w  wieku 43 lat.
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