| Nagi powab |
|
|
| Nagi powab
|
|
|
| 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.
|
|
