[ Pobierz całość w formacie PDF ]
.Każda z nich lÅ›niswym wÅ‚asnym Å›wiatÅ‚em: mglisty poranek, ostre kontrasty poÅ‚udniowego sÅ‚oÅ„ca, bogatyblask póznego popoÅ‚udnia.W każdym z tych Å›wiateÅ‚ ukazuje siÄ™ inny aspekt prawdy.Fizycy pracujÄ… w podobnych warunkach.Potrzebujemy jak najwiÄ™cej informacji.Artystawykorzystuje zmieniajÄ…ce siÄ™ Å›wiatÅ‚o sÅ‚oneczne.My używamy rozmaitych czÄ…stek: stru-mieni elektronów, mionów czy neutrin o najrozmaitszych energiach.Oto, na czym to polega.O zderzeniu wiadomo na pewno tylko to, jakie czÄ…stki braÅ‚y w nim udziaÅ‚ i jakiepowstaÅ‚y w jego efekcie.Co siÄ™ dzieje w maleÅ„kiej przestrzeni zderzenia? To irytujÄ…ce,ale prawda jest taka, że nie wiemy.ZupeÅ‚nie jakby czarna skrzynka osÅ‚aniaÅ‚a obszarzderzenia.WewnÄ™trzne, mechaniczne szczegóły zderzeÅ„ nie podlegajÄ… obserwacji -zaledwie można je sobie wyobrazić.Dysponujemy tylko modelami siÅ‚ biorÄ…cych udziaÅ‚ wzderzeniu i tam gdzie to jest istotne - modelami struktury zderzajÄ…cych siÄ™ obiektów.Wiemy, co bierze udziaÅ‚ w zderzeniu oraz co jest jego produktem, i zadajemy sobiepytanie, czy nasz model opisujÄ…cy zawartość skrzynki pozwala przewidywać wÅ‚aÅ›nietaki, a nie inny przebieg tego procesu. 168W Fermilabie mamy program oÅ›wiatowy dla dziesiÄ™ciolatków, w którym zapozna-jemy ich z tym wÅ‚aÅ›nie problemem.WrÄ™czamy im puste pudeÅ‚ko, które mogÄ… oglÄ…dać,dotykać, ważyć, a nawet potrzÄ…sać nim.Potem wkÅ‚adamy coÅ› do pudeÅ‚ka, na przykÅ‚addrewniany klocek, trzy metalowe kule itp.Wtedy znowu prosimy uczniów, by ważyli, po-trzÄ…sali, przechylali oraz sÅ‚uchali i by powiedzieli nam wszystko, co mogÄ…, o zawartoÅ›cipudeÅ‚ka: podali jego rozmiar, ksztaÅ‚t, ciężar i liczbÄ™ skrywajÄ…cych siÄ™ w nim przedmio-tów.To ćwiczenie stanowi bardzo pouczajÄ…cÄ… metaforÄ™ naszych rozproszeniowych eks-perymentów.ZdziwiÅ‚byÅ› siÄ™, drogi Czytelniku, jak czÄ™sto dzieci poprawnie zgadujÄ….Wróćmy do dorosÅ‚ych i do czÄ…stek elementarnych.Powiedzmy, że chcemy dowie-dzieć siÄ™, jaki jest rozmiar protonu.Skorzystamy ze wskazówki, którÄ… zostawiÅ‚ nam Mo-net.Przyjrzymy siÄ™ protonom oÅ›wietlonym różnymi rodzajami Å›wiatÅ‚a.Czy mogÄ… byćpunktami? Aby siÄ™ tego dowiedzieć, fizycy zderzajÄ… ze sobÄ… protony o bardzo niskichenergiach i badajÄ… siÅ‚y elektromagnetyczne pojawiajÄ…ce siÄ™ miÄ™dzy nimi.PrawoCoulomba mówi, że siÅ‚y te siÄ™gajÄ… aż do nieskoÅ„czonoÅ›ci i malejÄ… z kwadratem odle-gÅ‚oÅ›ci, która dzieli dwa ciaÅ‚a.Oba protony - znajdujÄ…cy siÄ™ w tarczy i przyspieszany - sÄ…oczywiÅ›cie dodatnio naÅ‚adowane.A ponieważ jednoimienne Å‚adunki siÄ™ odpychajÄ…, pro-ton z tarczy z Å‚atwoÅ›ciÄ… odpycha powolny proton.Nigdy nie zbliżajÄ… siÄ™ zanadto do sie-bie.W tym Å›wietle proton rzeczywiÅ›cie wyglÄ…da jak punkt - jak punktowy Å‚adunek elek-tryczny.ZwiÄ™kszamy wiÄ™c energiÄ™ przyspieszanego protonu.Teraz odchylenia torówrozpraszanych czÄ…stek wskazujÄ… na to, że protony zbliżajÄ… siÄ™ do siebie na tyle, byujawniÅ‚o siÄ™ oddziaÅ‚ywanie silne, które spaja w jednÄ… caÅ‚ość części skÅ‚adowe protonu.OddziaÅ‚ywanie silne jest sto razy potężniejsze od coulombowskiego, ale w przeciwieÅ„-stwie do niego rozciÄ…ga siÄ™ na bardzo niewielki obszar przestrzeni.SiÄ™ga tylko na odle-gÅ‚ość 10-13 cm, a dalej szybko maleje do zera.ZwiÄ™kszajÄ…c energiÄ™ zderzenia, odkrywamy coraz wiÄ™cej szczegółów dotyczÄ…cychoddziaÅ‚ywania silnego.W miarÄ™ wzrostu energii zmniejsza siÄ™ dÅ‚ugość fali protonu(przypomnij sobie, drogi Czytelniku, de Broglie'a i Schrödingera).A przecież im mniej-sza dÅ‚ugość fali, tym wiÄ™cej szczegółów można wyróżnić w obrazie badanej czÄ…stki.Jedne z najlepszych zdjęć protonu zrobiÅ‚ w latach pięćdziesiÄ…tych Robert Hofstadter zUniwersytetu Stanforda.RolÄ™ Å›wiatÅ‚a, jakiego ten uczony używaÅ‚, peÅ‚niÅ‚a wiÄ…zka elektro-nów, a nie protonów.Zespół Hofstadtera wycelowaÅ‚ zwartÄ… wiÄ…zkÄ™ elektronów o ener-gii, powiedzmy, 800 MeV w niewielki zbiornik z ciekÅ‚ym wodorem.Elektrony bombar-dowaÅ‚y protony w atomach wodoru, dziÄ™ki czemu otrzymywano pewien charaktery-styczny obraz: elektrony wyÅ‚aniaÅ‚y siÄ™ ze zderzeÅ„ pod różnymi kÄ…tami w stosunku dopierwotnego kierunku ich ruchu.Nie różni siÄ™ to wiele od tego, co robiÅ‚ Rutherford.Jed-nak elektron, inaczej niż proton, nie podlega silnemu oddziaÅ‚ywaniu jÄ…drowemu, leczoddziaÅ‚ywaniu elektromagnetycznemu z dodatnio naÅ‚adowanym protonem.DziÄ™ki temunaukowcy ze Stanford mogli zbadać ksztaÅ‚t i rozmieszczenie Å‚adunku w protonie.Wten sposób doszÅ‚o do ujawnienia rozmiarów protonu.NiewÄ…tpliwie nie byÅ‚ punktem
[ Pobierz całość w formacie PDF ]