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


  Nagi powab
 
Nagi powab
 
C
o opóźnia jej rozpad? Wszyscy teoretycy podnoszą ręce: nowa liczba kwantowa albo, co na jedno wychodzi, nowa zasada zachowania. Jakiego rodzaju zasada zachowania? Co jej podlega? Ach, na to już każdy dawał inną odpowiedź – do pewnego czasu.
       Dane wciąż napływały, ale już tylko z  maszyn zderzających elektrony z  pozytonami. Do akceleratora SPEAR dołączył włoski ADONE, a  później niemiecki DORIS. Kolejne wybrzuszenie ukazało się przy energii równej 3,7 GeV. Nazwijmy je Y' (psi prim); nie ma potrzeby wspominać J, jako że było to w  całości dziecię Uniwersytetu Stanforda. (Ting i  reszta wypadli z  gry: ich urządzenie zaledwie zdołało doprowadzić do odkrycia cząstki, ale już nie dało sobie rady z  badaniem jej własności). Jednak pomimo gorączkowych wysiłków, próby wyjaśnienia zadziwiająco małej szerokości J/psi początkowo nie przynosiły żadnych rezultatów.
       W  końcu jedna z  koncepcji zaczęła znajdować coraz powszechniejsze uznanie. Być może J/psi jest długo oczekiwanym związkiem c  i  c – kwarka powabnego i  jego antykwarka. Innymi słowy, może to jest mezon, przedstawiciel tej klasy hadronów, które składają się z  kwarka i  antykwarka. Glashow nie posiadał się z  radości i  nazwał J/psi „charmonium”. Jak się później okazało, ta interpretacja była poprawna, ale udało się ją zweryfikować dopiero po dwóch latach. Trudności wynikały z  tego, że kiedy c  łączy się z  c, znikają własności charakterystyczne dla powabu. Co c  wnosi, to c znosi. Wprawdzie wszystkie mezony składają się z  kwarka i  antykwarka, lecz nie zawsze musi to być kwark i  jego własny antykwark. Pion na przykład tworzy para ud.
       Rozpoczęły się poszukiwania „nagiego powabu” – mezonu składającego się z  kwarka powabnego złączonego z, powiedzmy, antydolnym. Antydolny kwark nie skasowałby powabnych własności partnera, które mogłyby wtedy ukazać się w  całej swej krasie. Byłaby to sytuacja prawie idealna, skoro idealna – wolny kwark – jest niemożliwa. Mezon cd znaleziono na Uniwersytecie Stanforda w  1976 roku za pomocą akceleratora elektronów i  pozytonów. Dokonała tego grupa naukowców ze SLAC i  Berkeley pod kierownictwem Gersona Goldhabera. Cząstkę nazwano D0 (D  zero), a  badania jej własności trwały przez kolejne piętnaście lat. Dziś takie mezony jak cd, cs, czy cu dostarczają nam dziesiątek młodych doktorów. Ich badania przyczyniają się do wzbogacenia naszej wiedzy o  własnościach kwarków.
       Teraz wreszcie wiadomo było, skąd się bierze wąskość J/psi. Powab jest nową liczbą kwantową, a  zasady zachowania rządzące oddziaływaniem silnym nie pozwalają, by kwark c  zmieniał się w  kwark o  mniejszej masie. Dokonać tego może jedynie oddziaływanie słabe i  elektromagnetyczne, ale te działają znacznie wolniej, stąd właśnie długi okres życia i  mała szerokość masy.
       Mniej więcej w  tym samym okresie pozbyto się ostatnich zastrzeżeń żywionych wobec koncepcji kwarków: dzięki tej hipotezie sformułowano daleko idące przewidywania, które zostały potwierdzone. Prawdopodobnie nawet Gell-Mann zaczął obdarzać kwarki jakimiś elementami realności, choć problem ich uwięzienia – nie może istnieć coś takiego jak „swobodny” kwark – wciąż odróżnia kwarki od innych znanych nam cząstek materii. Z  powabem układ okresowy cząstek znowu wyglądał porządnie:
 
                             KWARKI
górny (u)powabny (c)
dolny (d)dziwny (s)
 
                            LEPTONY
neutrino elektronowe (ne)neutrino mionowe (nm)
elektron (e)mion (m)
 
       Mamy teraz cztery kwarki – to znaczy cztery zapachy kwarków – oraz  cztery leptony. Możemy mówić zatem o  dwóch generacjach cząstek, zajmujących w  naszej tabeli oddzielne kolumny. Cząstki u, d, ne oraz e należą do pierwszej generacji. Ponieważ u  i  d  tworzą protony i  neutrony, ta rodzina dominuje w  naszym współczesnym świecie. Drugą generację: c, s, nm oraz m, można spotkać w  intensywnym, choć ulotnym żarze akceleratorowych zderzeń. Nie powinniśmy ignorować tych cząstek, choć mogą się nam wydawać niezwykle egzotyczne. My, nieustraszeni odkrywcy, musimy zrozumieć, jaką rolę wyznaczyła im przyroda.
       Nie oddałem tu w  pełni sprawiedliwości teoretykom, którzy przewidzieli istnienie takiej cząstki i  pomogli udowodnić, że J/psi to charmonium. Jeśli SLAC był eksperymentalnym sercem całego tego przedsięwzięcia, to Uniwersytet Harvarda okazał się jego teoretycznym mózgiem. Sheldon Glashow i  jego kolega ze szkoły średniej, Steve Weinberg, korzystali z  pomocy całego stadka młodych zdolnych magików. Wymienię tu tylko Helen Quinn, ponieważ znajdowała się w  centrum euforii towarzyszącej odkryciu charmonium i  po dziś dzień jest jednym z  moich ideałów.
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