[ Pobierz całość w formacie PDF ]
.86 Każda cząstka w zasadzie może być wytworzona z energii w procesie opisanym przez Diraca,pod warunkiem że zawsze powstaje przy tym jej partner - antycząstka - czyli dziura w morzuujemnej energii.Mimo że dzisiejsi fizycy preferują bardziej uczone wersje historii powstawaniacząstek, reguły są w gruncie rzeczy te same, a jedna z głównych reguł mówi, że gdy cząstkanapotyka swą antycząstkę, wpada do dziury", wyzwala energię 2mc2 i znika, wprawdzie nie wobłoku dymu, lecz w błyskach promieni gamma.Przed 1932 rokiem wielu fizyków obserwowałoślady cząstek w komorach mgłowych i wiele z tych śladów zapewne pochodziło od pozytronów,lecz aż do odkrycia Andersona zawsze zakładano, że ślady te pozostawiają elektrony poruszającesię w kierunku jądra atomowego, a nie pozytrony biegnące w przeciwnym kierunku.Fizycy bylinieufni wobec idei nowych cząstek.Dzisiaj sytuacja jest odwrotna i, zdaniem samego Diraca: ludzie są gotowi wprowadzić nową cząstkę na podstawie najbardziej błahych dowodów, zarównoteoretycznych, jak i doświadczalnych"54.W rezultacie cząstkowy ogród zoologiczny zawiera dzisiajnie dwie cząstki elementarne znane w latach dwudziestych, lecz ponad 200, z których wszystkiemożna wytworzyć w akceleratorach cząstek, jeśli dostarczy się odpowiedniej ilości energii55.Większość tych cząstek jest wyjątkowo niestabilna - bardzo szybko się rozpada, w wyniku czegopowstają inne cząstki oraz promieniowanie.Aatwo przeoczyć w tym zoo antyproton i antyneutron,które zostały odkryte w połowie lat pięćdziesiątych, co ostatecznie potwierdziło słusznośćpierwotnej idei Diraca.O cząstkowym zoo napisano wiele książek i wielu fizyków zrobiło karierę jako klasyfikatorzycząstek elementarnych.Wydaje się jednak, że w takiej masie cząstek nie może być nicfundamentalnego.Sytuacja przypomina trochę spektroskopię widm atomowych przed powstaniemteorii kwantowej, gdy fizycy mierzyli i katalogowali zależności między liniami w różnych widmach,ale nie mieli pojęcia o przyczynach leżących u podstaw obserwowanych zależności.Coś znaczniebardziej fundamentalnego musi określać zasady kreacji tylu rodzajów cząstek.Podobny poglądwyraził Albert Einstein w rozmowie ze swoim biografem Abrahamem Paisem w latachpięćdziesiątych: Najwidoczniej uważał, że nie nadszedł jeszcze czas, aby martwić się o takierzeczy, i że te cząstki w końcu pojawią się jako rozwiązania równań zunifikowanej teorii pola"56.Upłynęło trzydzieści lat i wydaje się, że Einstein miał rację.Ogólny zarys jednej z możliwychzunifikowanych teorii, zawierających owo cząstkowe zoo, podany jest w epilogu.Na raziewystarczy podkreślić, że olbrzymia eksplozja fizyki cząstek, która miała swój początek w latachczterdziestych, ma swe korzenie w pracach Diraca o teorii kwantowej - w pierwszych przepisachkwantowej książki kucharskiej.54P.Dirac, Directions in Physics, s.18.55Obecnie obowiązujący tzw.model standardowy przewiduje tylko około 20 cząstek uważanych zaelementarne (plus odpowiednie antycząstki), ale obejmuje on tylko trzy spośród czterech podstawowychoddziaływań.Rozmaite rozwinięcia tego modelu w kierunku pełnej unifikacji będą omówione w epilogu(przyp.tłum.).56A.Pais, Sublle is the Lord., s.8.87 Wnętrze jądraPo triumfach mechaniki kwantowej w wyjaśnieniu zachowania atomów fizycy zwrócili się wkierunku fizyki jądrowej, ale pomimo wielu sukcesów praktycznych (wliczając w to reaktory jądrowei bomby wodorowe) posiadany przez nas obraz zachowania całego atomu wciąż jest znaczniedokładniejszy niż obraz zachowania jądra.Nie jest to w zasadzie aż tak zaskakujące, jeśli sięzważy, że promień jądra jest 100 000 razy mniejszy niż promień atomu.Objętość jestproporcjonalna do sześcianu promienia, więc bardziej sensownie jest powiedzieć, że atom jesttysiąc milionów milionów (1015) razy większy niż jądro.Proste własności jądra jak masa i ładunekdosyć łatwo dają się zmierzyć.Pomiary te prowadzą do koncepcji izotopów, czyli jąder o takiejsamej liczbie protonów (które tworzą atomy o takiej samej liczbie elektronów i takich samychwłasnościach chemicznych), lecz o różnej liczbie neutronów, a zatem różniących się masą.Wszystkie protony upchane w jądrze mają dodatni ładunek, a zatem odpychają się wzajemnie.Musi więc istnieć jakaś silniejsza forma kleju", który trzyma je razem - siła, która działa na bardzokrótki dystans odpowiadający rozmiarom jądra.Nazywamy ją silnym oddziaływaniem jądrowym.Istnieje także słabe oddziaływanie jądrowe, które jest słabsze od siły elektromagnetycznej, aleodgrywa ważną rolę w niektórych reakcjach jądrowych.Wydaje się, że neutrony w pewnym stopniuprzyczyniają się do stabilności jądra, gdyż uwzględniając liczbę protonów i neutronów w stabilnychjądrach, fizycy uzyskują obraz bardzo podobny do struktury powłokowej elektronów w atomie.Największa liczba protonów znaleziona w naturalnie występującym jądrze uranu wynosi 92,aczkolwiek fizycy zdołali wytworzyć jądra zawierające aż 106 protonów [ Pobierz całość w formacie PDF ]
zanotowane.pl doc.pisz.pl pdf.pisz.pl trzylatki.xlx.pl
.86 Każda cząstka w zasadzie może być wytworzona z energii w procesie opisanym przez Diraca,pod warunkiem że zawsze powstaje przy tym jej partner - antycząstka - czyli dziura w morzuujemnej energii.Mimo że dzisiejsi fizycy preferują bardziej uczone wersje historii powstawaniacząstek, reguły są w gruncie rzeczy te same, a jedna z głównych reguł mówi, że gdy cząstkanapotyka swą antycząstkę, wpada do dziury", wyzwala energię 2mc2 i znika, wprawdzie nie wobłoku dymu, lecz w błyskach promieni gamma.Przed 1932 rokiem wielu fizyków obserwowałoślady cząstek w komorach mgłowych i wiele z tych śladów zapewne pochodziło od pozytronów,lecz aż do odkrycia Andersona zawsze zakładano, że ślady te pozostawiają elektrony poruszającesię w kierunku jądra atomowego, a nie pozytrony biegnące w przeciwnym kierunku.Fizycy bylinieufni wobec idei nowych cząstek.Dzisiaj sytuacja jest odwrotna i, zdaniem samego Diraca: ludzie są gotowi wprowadzić nową cząstkę na podstawie najbardziej błahych dowodów, zarównoteoretycznych, jak i doświadczalnych"54.W rezultacie cząstkowy ogród zoologiczny zawiera dzisiajnie dwie cząstki elementarne znane w latach dwudziestych, lecz ponad 200, z których wszystkiemożna wytworzyć w akceleratorach cząstek, jeśli dostarczy się odpowiedniej ilości energii55.Większość tych cząstek jest wyjątkowo niestabilna - bardzo szybko się rozpada, w wyniku czegopowstają inne cząstki oraz promieniowanie.Aatwo przeoczyć w tym zoo antyproton i antyneutron,które zostały odkryte w połowie lat pięćdziesiątych, co ostatecznie potwierdziło słusznośćpierwotnej idei Diraca.O cząstkowym zoo napisano wiele książek i wielu fizyków zrobiło karierę jako klasyfikatorzycząstek elementarnych.Wydaje się jednak, że w takiej masie cząstek nie może być nicfundamentalnego.Sytuacja przypomina trochę spektroskopię widm atomowych przed powstaniemteorii kwantowej, gdy fizycy mierzyli i katalogowali zależności między liniami w różnych widmach,ale nie mieli pojęcia o przyczynach leżących u podstaw obserwowanych zależności.Coś znaczniebardziej fundamentalnego musi określać zasady kreacji tylu rodzajów cząstek.Podobny poglądwyraził Albert Einstein w rozmowie ze swoim biografem Abrahamem Paisem w latachpięćdziesiątych: Najwidoczniej uważał, że nie nadszedł jeszcze czas, aby martwić się o takierzeczy, i że te cząstki w końcu pojawią się jako rozwiązania równań zunifikowanej teorii pola"56.Upłynęło trzydzieści lat i wydaje się, że Einstein miał rację.Ogólny zarys jednej z możliwychzunifikowanych teorii, zawierających owo cząstkowe zoo, podany jest w epilogu.Na raziewystarczy podkreślić, że olbrzymia eksplozja fizyki cząstek, która miała swój początek w latachczterdziestych, ma swe korzenie w pracach Diraca o teorii kwantowej - w pierwszych przepisachkwantowej książki kucharskiej.54P.Dirac, Directions in Physics, s.18.55Obecnie obowiązujący tzw.model standardowy przewiduje tylko około 20 cząstek uważanych zaelementarne (plus odpowiednie antycząstki), ale obejmuje on tylko trzy spośród czterech podstawowychoddziaływań.Rozmaite rozwinięcia tego modelu w kierunku pełnej unifikacji będą omówione w epilogu(przyp.tłum.).56A.Pais, Sublle is the Lord., s.8.87 Wnętrze jądraPo triumfach mechaniki kwantowej w wyjaśnieniu zachowania atomów fizycy zwrócili się wkierunku fizyki jądrowej, ale pomimo wielu sukcesów praktycznych (wliczając w to reaktory jądrowei bomby wodorowe) posiadany przez nas obraz zachowania całego atomu wciąż jest znaczniedokładniejszy niż obraz zachowania jądra.Nie jest to w zasadzie aż tak zaskakujące, jeśli sięzważy, że promień jądra jest 100 000 razy mniejszy niż promień atomu.Objętość jestproporcjonalna do sześcianu promienia, więc bardziej sensownie jest powiedzieć, że atom jesttysiąc milionów milionów (1015) razy większy niż jądro.Proste własności jądra jak masa i ładunekdosyć łatwo dają się zmierzyć.Pomiary te prowadzą do koncepcji izotopów, czyli jąder o takiejsamej liczbie protonów (które tworzą atomy o takiej samej liczbie elektronów i takich samychwłasnościach chemicznych), lecz o różnej liczbie neutronów, a zatem różniących się masą.Wszystkie protony upchane w jądrze mają dodatni ładunek, a zatem odpychają się wzajemnie.Musi więc istnieć jakaś silniejsza forma kleju", który trzyma je razem - siła, która działa na bardzokrótki dystans odpowiadający rozmiarom jądra.Nazywamy ją silnym oddziaływaniem jądrowym.Istnieje także słabe oddziaływanie jądrowe, które jest słabsze od siły elektromagnetycznej, aleodgrywa ważną rolę w niektórych reakcjach jądrowych.Wydaje się, że neutrony w pewnym stopniuprzyczyniają się do stabilności jądra, gdyż uwzględniając liczbę protonów i neutronów w stabilnychjądrach, fizycy uzyskują obraz bardzo podobny do struktury powłokowej elektronów w atomie.Największa liczba protonów znaleziona w naturalnie występującym jądrze uranu wynosi 92,aczkolwiek fizycy zdołali wytworzyć jądra zawierające aż 106 protonów [ Pobierz całość w formacie PDF ]