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


  Lekko złamana symetria, czyli skąd się wzięliśmy
 
Lekko złamana symetria,
czyli skąd się wzięliśmy
 
I
stotną własnością oddziaływania słabego jest niezachowanie parzystości.* Wszystkie inne siły respektują tę symetrię, dlatego tak szokujące było odkrycie, że jedna tego nie robi. W tych samych eksperymentach wykazano, że również inna głęboka symetria – ta, która pozwala na porównanie świata z  antyświatem – nie jest zachowana. Ta druga symetria zwana jest symetrią C. Symetria C  także bywa nie zachowana jedynie w  oddziaływaniach słabych. Zanim to wykazano, uważano, że w  świecie zbudowanym z  antymaterii obowiązywałyby te same prawa, które rządzą w  zwykłym, materialnym świecie. Nasze dane jednak temu przeczą, gdyż wiadomo już, że oddziaływanie słabe nie respektuje tej symetrii.
       Cóż mieli zrobić teoretycy? Szybko odwołali się do nowej symetrii, będącej złożeniem dwóch poprzednich: symetrii CP. Według niej dwa układy fizyczne są w  istocie takie same, jeśli jeden jest związany z  drugim poprzez jednoczesne odbicie lustrzane (P) i  zmianę cząstki na antycząstkę (C). Symetria CP, mówili teoretycy, jest znacznie głębszą symetrią, nawet jeśli przyroda nie zachowuje symetrii C  i  P  z  osobna, to złożenie CP musi być respektowane. I  było aż do roku 1964, kiedy Val Fitch i  James Cronin, eksperymentatorzy z  Princeton zajmujący się badaniami neutralnych kaonów (cząstek, które zostały odkryte przez moją grupę w  Brookhaven w  doświadczeniach przeprowadzonych w  latach 1956–1958), natrafili na wyraźne i  przekonujące dane, zgodnie z  którymi symetria CP w  rzeczywistości nie jest doskonała.
       Niedoskonała? Teoretycy się naburmuszyli, ale rozradował się artysta, tkwiący w  każdym z  nas. Artyści i  architekci uwielbiają raczyć nas dziełami, które są prawie, acz niezupełnie symetryczne. Asymetryczne wieże symetrycznej skądinąd katedry w  Chartres są dobrym tego wykładem. Efekty złamania symetrii CP były małe – w  kilku przypadkach na tysiąc – ale wyraźne, i  teoretycy znaleźli się w  punkcie wyjścia.
       Mam trzy powody, by wspominać tu o  niezachowaniu symetrii CP. Po pierwsze, stanowi ona dobry przykład tego, co zostało rozpoznane także i  w  innych rodzajach oddziaływań jako „nieznacznie nie zachowana symetria”. Jeśli wierzymy w  istnienie głębokiej, wewnętrznej symetrii rządzącej przyrodą, to okazuje się, że COŚ, jakiś fizyczny czynnik musi działać i  ją naruszać. Blisko spokrewniony z  tym czynnikiem jest mechanizm, który nie niszczy właściwie symetrii, lecz ukrywa ją tak, że przyroda wydaje się asymetryczna. To Boska Cząstka skrywa przed nami symetrię. Wrócimy do tego w  rozdziale ósmym. Drugim powodem, dla którego wspominam o  niezachowaniu symetrii CP, jest to, że w  latach dziewięćdziesiątych zrozumienie tego pojęcia stało się jedną z  najpilniejszych potrzeb, jeśli mamy pozbyć się problemów związanych z  modelem standardowym.
       Ostatnim powodem – który zresztą zwrócił na eksperyment Fitcha i  Cronina uwagę Królewskiej Szwedzkiej Akademii Nauk – jest to, że uwzględnienie niezachowania symetrii CP w  kosmologicznych modelach ewolucji Wszechświata doprowadziło do rozwiązania zagadki, która prześladowała astrofizyków przez pięćdziesiąt lat. Przed rokiem 1957 wielka liczba eksperymentów wskazywała na doskonałą symetrię między materią i  antymaterią. Jeśli tak, to dlaczego nasza planeta, Układ Słoneczny, Galaktyka i  – na co wskazują liczne dane – wszystkie inne galaktyki są pozbawione antymaterii? I  jak eksperyment przeprowadzony w  roku 1957 na Long Island może to wszystko wyjaśnić?
       Proponowane modele mówiły, że w  miarę jak Wszechświat stygł po Wielkim Wybuchu, wszelka materia i  antymateria uległy anihilacji, pozostawiając po sobie czyste promieniowanie, zbyt chłodne – o  za małej energii – aby mogła z  niego powstać materia. Ale materia to przecież my! Skąd się wzięliśmy? Eksperyment Fitcha-Cronina wskazuje wyjście z  tej sytuacji. Symetria nie jest doskonała. Nieznaczny nadmiar materii nad antymaterią (na każde sto milionów par kwark-antykwark przypada jeden dodatkowy kwark) to wynik nieznacznego niezachowania symetrii CP i  ten nadmiar pozwala wyjaśnić istnienie całej materii w  obecnym Wszechświecie, w  tym także i  nasze istnienie. Dzięki, panie Fitch, dzięki, panie Cronin. Wspaniali z  was faceci.

* Zwanej symetrią P od angielskiego terminu parity (przyp. tłum.).
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