[ Pobierz całość w formacie PDF ]
.Podlegaj¹ one zasadomzachowania.Dziêki temu teoretycy i eksperymentatorzy, którzy akurat niezajmowali siê eksperymentowaniem, mogli zabawiaæ siê hadronami, porz¹dkowaæ jei zapewne pod wp³ywem kolegów biologów - klasyfikowaæ w wiêksze grupy rodzinne.Teoretycy kierowali siê zasadami matematycznej symetrii, wychodz¹c z za³o¿enia,¿e fundamentalne równania powinny respektowaæ tak g³êbokie symetrie.Jeden szczególnie udany sposób uporz¹dkowania zosta³ zaproponowany przezteoretyka z Caltech, Murraya Gell-Manna, który pod wp³ywem nauczania Buddynazwa³ swój schemat Oœmiokrotn¹ Œcie¿k¹.„A oto jest, o mnisi, szlachetnaprawda, co prowadzi do uwolnienia siê od cierpieñ, oto jest szlachetnaOœmiokrotna Œcie¿ka: w³aœciwe pogl¹dy, w³aœciwe zamiary, w³aœciwa mowa.” [20O odkryciu tym mo¿na przeczytaæ w artykule G.F.Chewa, M.Gell-Manna oraz A.H.Rosenfelda, przet³umaczonym na jêzyk polski i opublikowanym w ksi¹¿ce Natropach cz¹stek (PWN, 1967), która poza tym zawiera artyku³y m.in.P.A.M.Diraca, V.F.Weisskopfa i L.Ledermana (przyp.red.).] Gell-Mann niemalmagicznie po³¹czy³ hadrony w spójne grupy, sk³adaj¹ce siê z oœmiu lubdziesiêciu cz¹stek.Aluzja do buddyzmu by³a kolejn¹ wypraw¹ w ezoterycznerejony, tak czêsto podejmowan¹ w fizyce, ale rozmaici mistycy podchwycili têsposobnoœæ i nazwê i og³osili, ¿e jest ona dowodem na to, i¿ prawdziwy porz¹dekœwiata ma zwi¹zek ze wschodnim mistycyzmem.Pod koniec lat siedemdziesi¹tych wpl¹ta³em siê w k³opotliw¹ sytuacjê, kiedy zokazji odkrycia kwarka b poproszono mnie o napisanie krótkiej autobiografii dlagazetki wydawanej w Fermilabie.Nie przypuszczaj¹c, by ktokolwiek inny pozamoimi wspó³pracownikami z Batawii mia³ czytaæ to dzie³o, zatytu³owa³em jeNieautoryzowana Autobiografia napisana przez Leona Lede-rmana.Ku memuprzera¿eniu zosta³a ona przedrukowana w gazetce w CERN, a potem w „Science”,oficjalnym czasopiœmie Amerykañskiego Towarzystwa Rozwoju Nauki, czytywanymprzez setki tysiêcy naukowców w Stanach Zjednoczonych.By³ tam nastêpuj¹cyfragment: „Okresem jego [Ledermana] najowocniejszej pracy twórczej by³ rok1956, kiedy wys³ucha³ wyk³adu Gell-Manna, poœwiêconego mo¿liwoœci istnienianeutralnego mezonu K.Z miejsca podj¹³ dwie decyzje.Po pierwsze, podzieli³swoje nazwisko za pomoc¹ dywizu.”Ale wracajmy do tematu.Nawet z innym nazwiskiem, Gell-Mann by³by i takznakomitym teoretykiem.Oœmiokrotna Œcie¿ka da³a pocz¹tek tabelom cz¹stekprzypominaj¹cym uk³ad okresowy Mendelejewa, choæ bez w¹tpienia bardziejwyrafinowanym.Przypomnijmy sobie uk³ad okresowy z kolumnami pierwiastkówmaj¹cych podobne w³asnoœci chemiczne.Ta okresowoœæ stanowi³a przes³ankêwskazuj¹c¹ na istnienie pow³ok elektronów, jeszcze zanim czegokolwiek siê onich dowiedzieliœmy.Coœ w atomach powtarza³o siê, bêd¹c Ÿród³em regularnegouk³adu cech.Patrz¹c z perspektywy czasu - kiedy ju¿ rozumiemy strukturê atomu- wydaje siê nam to oczywiste.Wo³ania kwarkówWk³ad hadronów uporz¹dkowanych wed³ug rozmaitych liczb kwantowych tak¿e domaga³siê przyjêcia hipotezy, ¿e mamy do czynienia z jak¹œ substruktur¹.Jednak nietak ³atwo us³yszeæ wo³ania subj¹drowych cz¹stek.Uda³o siê to dwóm fizykom oznakomicie wyostrzonym s³uchu i napisali o tym.Gell-Mann zaproponowa³istnienie czegoœ, co nazwa³ strukturami matematycznymi.W roku 1964 pisa³, ¿euk³ad hadronów da siê wyjaœniæ za pomoc¹ trzech „tworów logicznych”.Nazwa³ jekwarkami.Powszechnie przyjmuje siê, ¿e znalaz³ to s³owo w diabolicznejpowieœci Jamesa Joyce'a Finnegans Wake (w zdaniu: Three quarks for MusterMark!).George Zweig mia³ identyczny pomys³, gdy pracowa³ w CERN.On nazwa³swoje trzy twory asami.Prawdopodobnie nigdy nie dowiemy siê, jak dosz³o do narodzin tego wspania³egopomys³u.Znam jedn¹ z wersji tej historii, bo by³em na miejscu: naUniwersytecie Columbia w roku 1963.Gell-Mann mówi³ na seminarium o swojejOœmiokrotnej Œcie¿ce symetrii hadronów, gdy teoretyk z tej uczelni, RobertSerber, zauwa¿y³, ¿e mo¿liwym wyt³umaczeniem ósemkowego porz¹dku by³obyistnienie trzech podjednostek.Gell-Mann zgodzi³ siê z tym, ale zaznaczy³, ¿ejeœli te podjednostki mia³yby byæ cz¹stkami, to musia³yby mieæ nies³ychan¹w³asnoœæ: u³amkowy ³adunek elektryczny, czyli 1/3, 2/3, -1/3 i tak dalej.W œwiecie cz¹stek wszystkie ³adunki elektryczne mierzone s¹ w jednostkach³adunku elektronu.£adunek ka¿dego elektronu równa siê dok³adnie 1,602193 ×10-19 kulomba.Mniejsza o to, co to takiego ten kulomb.Zapamiêtaj tylko, drogiCzytelniku, ¿e u¿ywamy tej skomplikowanej liczby jako jednostki, która wyra¿a³adunek elektronu.Tak siê szczêœliwie sk³ada, ¿e w tych jednostkach ³adunekprotonu tak¿e wynosi jeden (1,0000), podobnie ³adunek na³adowanego pionu, mionu(tu precyzja pomiaru jest jeszcze wiêksza) i tak dalej.A zatem w przyrodzie³adunki wystêpuj¹ w postaci liczb ca³kowitych: 0, 1, 2.Rozumie siê przez to,¿e ³adunki te s¹ wielokrotnoœciami wy¿ej podanej liczby kulombów.£adunkiwystêpuj¹ tak¿e w dwóch odmianach: dodatniej i ujemnej.Nie wiemy dlaczego, aletak w³aœnie jest.Mo¿na by wyobraziæ sobie œwiat, w którym elektron wskutekszczególnie gwa³townego zderzenia lub podczas gry w pokera straci³by 12 procentswego ³adunku, ale jest to niemo¿liwe w naszym œwiecie.Elektron, proton, p+ iinne cz¹stki zawsze maj¹ ³adunek równy 1,0000.Kiedy wiêc Serber wspomnia³ o cz¹stkach, których ³adunek elektryczny wyra¿a³bysiê u³amkiem, spotka³o siê to z doœæ oczywist¹ reakcj¹: nie ma mowy.Takichrzeczy dot¹d nie widziano i ten sk¹din¹d ciekawy fakt, ¿e wszystkie obserwowane³adunki s¹ ca³kowit¹ wielokrotnoœci¹ unikalnego i niezmiennego wzorca, zosta³ zbiegiem czasu wbudowany w fundamenty intuicyjnego sposobu myœlenia w fizyce.Toskwantowanie ³adunku elektrycznego by³o jedn¹ z przyczyn poszukiwania jakiejœg³êbszej symetrii, która pozwoli³aby je wyjaœniæ.Jednak Gell-Mann przemyœla³sprawê dok³adnie i sformu³owa³ hipotezê mówi¹c¹ o kwarkach.Jednoczeœnierozwodni³ ca³¹ sprawê (tak w ka¿dym razie zdawa³o siê niektórym z nas),sugeruj¹c, ¿e kwarki nie s¹ rzeczywistymi cz¹stkami, tylko stanowi¹ u¿ytecznytwór matematyczny.Trzy kwarki, które urodzi³y siê w 1964 roku, otrzyma³y nazwy górny - u (od ang.up), dolny - d (down) i dziwny - s (strange).Istniej¹ te¿, oczywiœcie, trzyantykwarki u, d i s.Trzeba by³o bardzo ostro¿nie dobraæ w³asnoœci kwarków, abyda³o siê z nich zbudowaæ wszystkie znane hadrony.Kwark u zosta³ obdarzony³adunkiem +2/3, kwarki d i s otrzyma³y po -1/3.Antykwarki maj¹ takie same³adunki, lecz o przeciwnym znaku.Inne liczby kwantowe równie¿ s¹ takdobierane, by ich suma wypad³a poprawnie.Proton sk³ada siê z trzech kwarków -uud - o ³adunkach +2/3, +2/3 i -1/3, co w sumie daje +1, czyli zgadza siê ztym, co wiemy o protonie.Neutron jest kombinacj¹ kwarków udd o ³adunkach +2/3,-1/3 i -1/3.Ich suma wynosi zero, co równie¿ nam odpowiada, bo neutron jestneutralny
[ Pobierz całość w formacie PDF ]