Najmniejsza cegiełka

Tomasz Rożek

GN 38/2014 |

publikacja 18.09.2014 00:15

Kosztujące miliardy urządzenia naukowe, trwające całe tygodnie eksperymenty, ale sposób taki sam jak w dzieciństwie. Jeżeli chcesz się dowiedzieć, co jest w środku pudełka, musisz je bez litości rozwalić. Tak działa fizyka cząstek elementarnych, która stara się odpowiedzieć na pytanie, co jest najmniejszym kawałkiem materii.

Dla fizyka nie ma piękniejszego widoku niż obraz dwóch zderzających się cząstek canstockphoto Dla fizyka nie ma piękniejszego widoku niż obraz dwóch zderzających się cząstek

Podstawowy problem polega na tym, że aby w ogóle mówić o rozmiarach przedmiotów, muszą mieć one „ostre” granice. Obiekty, które nas otaczają, stół, książka, filiżanka czy komputer, z naszego punktu widzenia rzeczywiście mają ostre granice. Ale im niżej schodzimy, im głębiej zaglądamy, tym sprawa bardziej się komplikuje. O wyznaczeniu dokładnych rozmiarów atomu można już zapomnieć. Podobnie jest z elektronem, którego rozmiar w ogóle dość trudno określić. Materia na tym poziomie nie przypomina bowiem małych kulek czy kamyczków, tylko raczej obłoczki. Obłoczki, których kształt nie musi być cały czas taki sam, tylko zależy od otoczenia. Jądra atomów niekoniecznie muszą być kulkami, mogą mieć kształt np. stożków.

To wszystko nie oznacza oczywiście, że naukowcy nie interesują się rozmiarami obiektów w mikroświecie. Znaczy tylko, że w przeciwieństwie do świata makro trzeba do tych pomiarów podchodzić ze sporą tolerancją. Nie ma wątpliwości, że zrozumienie tego, jak zbudowana jest materia w najmniejszych skalach, da odpowiedź dotyczącą struktury materii w skali największej, a więc całego wszechświata. To, co dzisiaj zajmuje cały kosmos, kiedyś, w chwili Wielkiego Wybuchu, było ściśnięte do rozmiarów cząstki najmniejszej z najmniejszych. Czy to nie jest fascynujące?
 

Historia najmniejszego

Jedno nie zmieniało się nigdy i chyba nigdy się nie zmieni. Umysł człowieka i jego wyobraźnia zawsze wyprzedzały możliwości eksperymentu. Pierwszymi, którzy formułowali teorie dotyczące budowy świata, byli filozofowie greccy. Jeden z nich – Demokryt – w dziele „O małym porządku świata” stwierdził, że „nie istnieje nic oprócz atomów i przestrzeni, a wszystko inne jest opinią”.

Koncepcje atomistyczne Demokryta odżyły dopiero po ponad 2000 lat, gdy w 1803 roku John Dalton podał naukowe podstawy atomistyki. Doświadczalnie stwierdził, że pierwiastki chemiczne zbudowane są z atomów. Niedługo potem okazało się jednak, że atom wcale nie jest „najmniejszą i absolutnie niepodzielną cząstką materii”. Pod koniec XIX wieku odkryto elektron – pierwszą cząstkę elementarną.

Dostępna jest część treści. Chcesz więcej? Zaloguj się i rozpocznij subskrypcję.
Kup wydanie papierowe lub najnowsze e-wydanie.