Najmniejsza cegiełka

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.

Choć protony są bardzo małymi cząstkami, w akceleratorze mają bardzo wysoką energię. Gdy trafią w siebie, w jednym punkcie (właśnie w punkcie kolizji) powstają bardzo wysoka gęstość i bardzo wysoka temperatura. Taki Wielki Wybuch w miniaturze. Tych, którzy chcą dowiedzieć się, co działo się około 14 miliardów lat temu, gdy miejsce miał ten właściwy Wielki Wybuch, interesuje, co nastąpi zaraz po kolizji. Dzięki eksperymentom, które przeprowadza się m.in. w CERN, w ostatnich dziesięcioleciach udało się rozwiązać wiele zagadek materii.

Ale wracając do tego, co najmniejsze. Nasz świat zbudowany jest z protonów, neutronów (te dwie cząstki zbudowane są z jeszcze mniejszych cząstek – kwarków) oraz elektronów. Ale cząstek we wszechświecie jest znacznie, znacznie więcej. Wiadomo, że elektron jest ok. 2000 razy lżejszy od protonu czy neutronu, ale czy to znaczy, że jest mniejszy? Protony i neutrony (a także cała masa innych cząstek z licznych rodzin mezonów czy hiperonów) są zbudowane z kwarków, ale ich rozmiar jest jeszcze bardziej dyskusyjny niż rozmiar elektronu. Jaka jest masa kwarka? Tutaj sprawy komplikują się jeszcze bardziej. Kwarki nigdy nie występują w pojedynkę (fizycy mówią, że są to cząstki uwięzione). Proton i neutron zbudowane są z trzech kwarków, a więc można powiedzieć, że masa kwarka wynosi jedną trzecią masy protonu (albo neutronu). Tyle tylko, że w protonach i neutronach kwarki nie są same. Są zanurzone (zawieszone?) w chmurze gluonów, innych cząstek, które w spoczynku nie mają masy. W efekcie wielkość kwarku jest mniejsza niż jedna trzecia wielkości protonu, mimo że trzy kwarki budują proton. Jeżeli wielkość jest ściśle związana z masą cząstek, elektrony są mniejsze od kwarków (bo są od nich lżejsze). Gluony z kolei nie mają rozmiarów, bo one są raczej oddziaływaniem niż cząstką w naszym rozumieniu. Co zatem? Kwarków nie udało się podzielić na mniejsze kawałki, elektronu także. W jednych eksperymentach promień elektronu to 10-15 m (0,0000000000000001 m), w innych elektron jawi się jako cząstka o kolejny milion razy mniejsza. Mezony to cząstki zbudowane z dwóch kwarków, muszą być więc większe, hiperony są z trzech kwarków, więc ich rozmiar powinien być jeszcze większy. To może cząstki duchy, czyli neutrina? Ich masa jest miliardy razy mniejsza niż masa protonu. Ale czy ich rozmiar jest równie mały?

Mikroświat jest zupełnie inny niż świat, w którym my funkcjonujemy. Nasza intuicja i logika całkowicie tam zawodzą. A odpowiedź na z pozoru proste pytanie – co jest najmniejsze na świecie? – staje się bardzo skomplikowana. Jedyne, co można powiedzieć, to to, że obiekty, o których mowa, są mniejsze niż metr podzielony na milion równych kawałków, a potem jeszcze raz na milion i jeszcze raz na milion, i jeszcze raz na milion.

«« | « | 1 | 2 | » | »»

aktualna ocena |   |
głosujących |   |
Pobieranie.. Ocena | bardzo słabe | słabe | średnie | dobre | super |

Reklama

Reklama