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


  ODDZIAŁYWANIE ELEKTRYCZNE
 
ODDZIAŁYWANIE ELEKTRYCZNE
 
L
ata czterdzieste to okres triumfu kwantowej teorii oddziaływania elektrycznego. Teoretyczny opis elektronu, którego dokonał Paul Dirac w  roku 1927, pomyślnie łączył w  sobie teorię kwantową i  szczególną teorię względności. Jednak mariaż teorii kwantowej z  elektromagnetyzmem był bardzo burzliwy i  pełen nieporozumień.
       Dążenie do zjednoczenia tych dwóch teorii nieoficjalnie nazywano Wojną z  Nieskończonościami. W  latach czterdziestych po jednej stronie brała w niej udział nieskończoność, po drugiej zaś byli niemal wszyscy luminarze fizyki – Pauli, Weisskopf, Heisenberg, Bethe, Dirac – oraz wschodzące gwiazdy: Richard Feynman z  Cornell, Julian Schwinger z  Harvardu, Freeman Dyson z  Princeton i  Japończyk Sin-itiro Tomonaga. Nieskończoności, mówiąc krótko, brały się stąd, że obliczenia niektórych własności elektronów, prowadzone na gruncie relatywistycznych teorii kwantowych, dawały nieskończony wynik. Nie – wielki; po prostu nieskończony.
       Matematyczną wielkość, zwaną nieskończonością, można próbować sobie uzmysłowić, przywołując w  myśli wszystkie liczby całkowite i  dodając do nich jeszcze jedną. Zawsze można dodać jeszcze jedną. Inny sposób, który częściej pojawiał się w  obliczeniach tych genialnych, acz głęboko nieszczęśliwych teoretyków, polega na próbie określenia wartości ułamka, którego mianownik staje się zerem. Większość kieszonkowych kalkulatorów uprzejmie poinformuje Cię w  takich wypadkach – zazwyczaj za pomocą serii EEEEEE – że zrobiłeś coś głupiego. Dawniejsze, przekaźnikowe maszyny liczące wydawały z  siebie zgrzytliwą kakofonię, którą najczęściej wieńczył kłąb dymu. Teoretycy przyjmują nieskończoność pojawiającą się w  wyniku obliczeń jako znak, że małżeństwo teorii kwantowej z  elektromagnetyzmem zostało nieprawidłowo skonsumowane – porównania tego, mimo wielkiej chęci, nie będziemy dalej rozwijać. W  każdym razie Feynman, Schwinger i  Tomonaga, pracując niezależnie, odnieśli swego rodzaju zwycięstwo pod koniec lat czterdziestych. Udało im się pokonać trudności związane z  obliczaniem własności takich naładowanych cząstek, jak na przykład elektron.
       Istotnego bodźca dla tego przełomu teoretycznego dostarczyło doświadczenie wykonane na Uniwersytecie Columbia przez jednego z  moich nauczycieli, Willisa Lamba. Wkrótce po wojnie Lamb prowadził większość zaawansowanych wykładów oraz  pracował nad teorią elektromagnetyzmu. Zaplanował też i  przeprowadził przy użyciu techniki radarowej, opracowanej w  czasie wojny na Uniwersytecie Columbia, genialnie precyzyjny eksperyment, który pozwalał badać wybrane poziomy energetyczne w  atomie wodoru. Uzyskane przez Lamba dane stanowiły wyzwanie i subtelny test dla kwantowej teorii elektromagnetyzmu. Pominę szczegóły eksperymentu Lamba, chcę tylko podkreślić, że skuteczna teoria oddziaływania elektromagnetycznego narodziła się dzięki doświadczeniu.
       Teoretycy stworzyli teorię zwaną zrenormalizowaną elektrodynamiką kwantową. Elektrodynamika kwantowa (w  skrócie QED od angielskiego quantum electrodynamics) pozwoliła obliczać własności elektronu lub jego cięższego brata – mionu – z  dokładnością do dziesięciu miejsc po przecinku.
       Będąc teorią pola, QED umożliwiała opisanie procesu, dzięki któremu oddziaływanie przenoszone jest między dwiema cząstkami materii, powiedzmy między dwoma elektronami. Newton miał kłopoty z  pojęciem oddziaływania-na-odległość, Maxwell także. Jak ono przebiega? Jeden z  genialnych uczonych starożytnych, niewątpliwie kumpel Demokryta, odkrył, że Księżyc wywiera wpływ na ziemskie oceany, i  łamał sobie głowę nad tym, jak ten wpływ miałby się przemieszczać w  dzielącej dwa ciała pustce. W  QED pole jest skwantowane, czyli podzielone na kwanty – mamy więc nowe cząstki. Nie są to jednak cząstki materii, lecz cząstki pola. Podróżując z  prędkością światła, przenoszą oddziaływanie między dwiema cząstkami materii. Są to cząstki pośredniczące, które w  QED nazywa się fotonami. Inne rodzaje oddziaływania mają własne, odrębne cząstki pośredniczące. One pozwalają nam uzmysłowić sobie działanie sił.
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