Tři (š)kvarky

rubrika: Populárně naučný koutek


Tři skupiny kvarků v částicovém parku.

 

Lucifer


Ještě se na moment vrátím ke knížce od Michio Kaku a Jennifer Thompsonové, kterou jsem právě dočetl. Zaujala mě tam totiž jedna pasáž, která mě inspirovala k následující téměř filozofické úvaze. Nejdříve však zrekapituluji tu pasáž. Pokud budete mít pocit, že zase hovořím o něčem, o čem nemáte ani šajnu, tak to rychle překousněte. Chápu, že to tady většinou čtou lidi, kterým to tak může připadat, tedy možná až na výjimky, a předpokládám, že jedinci, kteří mají o těchto věcech ještě větší páru než já, jenž se jenom tak nenápadně se základním vzděláním v tomto oboru pohybuje s uctivým odstupem, se nalézají úplně v jiných sférách. Není totiž třeba, abyste pochopili do puntíku všechny fyzikální termíny, jimiž to bude podloženo, protože podstata této úvahy je v relativně jednoduché a filozofii, kterou snad skousnete.

Zapomeňme na chvíli, že už tu máme superstruny, a vraťme se do okamžiku, kdy se zrodila myšlenka, že silně interagující částice, kterým se říká hadrony a mezi něž patří proton, neutron a mezony, jsou tvořeny základnějšími subnukleárními částicemi. Proč byla tato myšlenka vygenerována, nebudu rozebírat, ale v podstatě šlo o to, aby elementární částice byly ještě lépe sjednoceny. Na začátku byla skupina japonských fyziků pod vedením Schoichi Sakata, která se domnívala, že hadrony sestávají ze tří takových částic a mezony ze dvou.

Dalším důležitým krokem směrem k důkazu existence struktury pod úrovní hadronů byl objev Murraye Gell-Manna z Kalifornského technického institutu a izraelského fyzika Yuvala Neémana v letech šedesátých, že hadrony se dají uspořádat do skupin po osmi, což připomíná Mendělejevovu periodickou tabulku. Pro svou matematickou teorii si Gell-Mann vypůjčil termín "osmidílná stezka", což v buddhismu popisuje cestu k moudrosti (mínil to ovšem jako "kolosální žert"). O něco později předložili Murray Gell-Mann a George Zweig úplnou teorii. Objevili, že "osmidílná stezka" je důsledkem existence subnukleárních částic, které Gell-Mann nazval kvarky podle verše v knize Finnegan's Wake od Jamese Joyce. Zjistil, že prostými kombinacemi tří kvarků lze získat stovky částic a - což bylo ještě důležitější - předpovědět existenci nových. Za tento příspěvek k teorii silné interakce byl v roce 1969 odměněn Nobelovou cenou.

V červenci 1994 v laboratořích částicové fyziky po celém světě fyzici zvedali číše se šampaňským - byl objeven "top kvark", který dlouho unikal pozorování. Když o tom vědci z Fermiho národní laboratoře u Chicaga vydali tiskovou zprávu, jen těžko drželi na uzdě své emoce. Důležitost top kvarku spočívala v tom, že to byl poslední kamínek, který chyběl k úplnosti "standardního modelu" - dnešní velmi úspěšné teorii interakce částic. Abychom porozuměli důležitosti objevu top kvarku, musíme říct, že kvarky se vyskytují v párech, "generacích". Nejníže v jejich hierarchii stojí pár tvořený kvarkem "up" a "down". Kombinace tří z těchto lehkých kvarků představuje protony a neutrony, tedy částice, jež tvoří normální atomovou hmotu, kterou vidíme kolem sebe ve vesmíru a která tvoří atomy a molekuly v našem těle. Proton sestává ze dvou kvarků "up" a jednoho "down", neutron z jednoho "up" a dvou "down". Oba lehké kvarky se vyskytují ještě ve třech různých "barvách", takže první "generace" má celkem šest členů.

Výše stojí pár těžších kvarků, zvaných "strange" (podivný) a "charmed" (půvabný). Jejich kombinací je řada těžších částic, fragmentů, které nacházíme jako výsledek srážek částic v urychlovačích. I tyto kvarky vystupují ve třech barvách. Jedno z nejhlubších tajemství hmoty, jemuž stále nerozumíme, představuje otázka, proč je druhá generace kvarků téměř přesnou kopii první. Mají téměř identické vlastnosti, až na to, že kvarky druhé generace mají větší hmotnost. Zdá se podivné, že příroda dává na fundamentální úrovni přednost takové nadbytečnosti při konstrukci vesmíru. Objev "bottom" (spodního) kvarku v roce 1977 signalizoval, že existuje ještě třetí redundantní a nejtěžší generace kvarků a dlouho chybějící "top" (horní) kvark doplnil poslední třetí pár. Standardní model je založen na existenci tří generací kvarků, jež jsou navzájem identické až na hmotnost.

A teď bych si dovolil v rámci zvyklostí fyzikálních vtipálků vygenerovat lehkou a nenáročnou filozofickou úvahu, která se dotýká výše zmíněného nejhlubšího tajemství hmoty. Abych to nějak zabarvil, povedu tuto úvahu z pozice věřícího člověka, který se domnívá, že tento svět byl vědomě stvořen nějakou vyšší Silou či Bytostí. Abych nezabředl do náboženských rozmíšek, budu ji bezpartijně nazývat Stvořitelem. Proč má Stvořitel k dispozici další dvě generace kvarků, když mu ta první stačila k tvorbě našeho vesmíru? A proč se liší hmotností? Nechystá se stvořit další a dokonalejší verzi vesmíru, čili něco jako upgrade? A k čemu by to bylo? Otázek je mnoho a odpovědi váznou. Stvořitel nejspíš ví, proč to dělá. Tedy alespoň doufám.

Kdyby stvořil vesmír z druhé generace kvarků, čím by se od našeho lišil? První, co nás napadne, je, že největší rozdíl představuje právě ta hmotnost. V našem vesmíru hraje hlavní roli při tvorbě atomů, molekul, organických látek, zkrátka v chemii a biologii síla elektromagnetická. Gravitační síla je samozřejmě také důležitá, především z makroskopického a kosmického hlediska, ale v přírodě představuje pouze pozadí. Silná a slabá jsou na tom podobně, ovšem z opačného konce spektra. Co by se stalo, kdyby gravitace získala větší roli? Bylo by to vůbec možné? Má Stvořitel ještě něco v plánu? A co ta třetí generace? Finální upgrade? Není náš vesmír jenom taková demo verze k odladění programu? A z čeho je stvořený Stvořitel? Též z kvarků, nebo z něčeho úplně jiného? A je nad ním ještě nějaký Nadstvořitel? Otázky bych mohl sypat z rukávu, jenže...

Jenže mezitím fyzikové vymysleli novou teorii, teorii superstrun - a můžeme začít odznova.

Three quarks for Muster Mark!


(James Joyce, Finnegan's Wake)


komentářů: 15         



Komentáře (15)


Vložení nového příspěvku
Jméno
E-mail  (není povinné)
Název  (není povinné)
Příspěvek 
PlačícíÚžasnýKřičícíMrkajícíNerozhodnýS vyplazeným jazykemPřekvapenýUsmívající seMlčícíJe na prachySmějící seLíbajícíNevinnýZamračenýŠlápnul vedleRozpačitýOspalýAhojZamilovaný
Kontrolní kód_   

« strana 1 »

15 Bublin je hodně
Ludmila (neregistrovaný) 10.11.2010, 21:12:35
pak je tam hodně hmoty,možná ta černá.Kdo ví.

14 Gamma záření je stopa hmoty
Mgr.Milda (neregistrovaný) 10.11.2010, 21:00:47
která se proměnila v záření. Zřejmě se tam nestabilní izotopy přetvářejí v jinou hmotu a rozdíl hmot je pak vyzářen. Mohl by to ale být i opačný proces, atomy se za mimořádných podmínek spojují v atom s nižší hmotou, rozdíl se vyzáří.
Který případ to v znázorněném efektu je, musí ukázat další sledování. Je-li střed galaxie málo hmotný, pak je to případ rozpadu radioaktivního materiálu, je-li naopak velmi hmotný, pak jsou tam i tlaky a teploty, umožňující fúzi.

13 Orion a jeho škvarky.
Ludmila (neregistrovaný) 10.11.2010, 16:27:05
http://www.astro.cz/cam/2010/10/

12 Stvořitel šikula.
Ludmila (neregistrovaný) 10.11.2010, 15:19:44
Usmívající se))

Lucifer
11
Lucifer 10.11.2010, 14:38:38
[10] To je Stvořitelův bublifuk.

10 Podívejte se na tohle.
Ludmila (neregistrovaný) 10.11.2010, 14:36:21
Proč?Co to je?Není odpověď.
http://www.astro.cz/apod/

9 Ne ne
Ludmila (neregistrovaný) 10.11.2010, 13:54:58
Mildu nedám. Usmívající se

Lucifer
8
Lucifer 10.11.2010, 11:15:46
Nejde o to, co by se mi líbilo, myslel jsem, že by to nemuselo zmizet tady v komentářích a že se to hodí jako reakce na tento příspěvek ve stejném duchu. Klidně bys to mohl ještě vylepšit, ale jak chceš, nic ti nevnucuji ]Mrkající

7 Šéf vždy rozhoduje!
Mgr.Milda (neregistrovaný) 10.11.2010, 10:06:37
pokud by se Ti lépe líbilo jiné místo, klidně si to přesuň. Když to po sobě čtu, je to spíš takový zmatený blábol, prostě zcela mimo běžné úvahy běžného člověka.

Lucifer
6
Lucifer 10.11.2010, 09:32:45
Mildo, tohle by se dalo publikovat jako reakce v Populárně naučném koutku nebo aspoň jako úvodník či povídání. Pokud budeš chtít, tak to tam dám.

Šéfredachtor

5 Otázka proč jsme tady,
Ludmila (neregistrovaný) 10.11.2010, 09:01:13
jaký má smysl naše hemžení,je to ve Vesmíru normální jev,nejsme ničím vyjímeční?Zatím se obracíme ke Stvořiteli.Až se konečně dobereme pravdy,budeme Stvořitele ještě potřebovat?

4 Stvoření?
Mgr.Milda (neregistrovaný) 10.11.2010, 08:21:45
To vyplývá z naší představy o čase. Jsme zvyklí, čas nějak měřit, narodíme se, stárneme a vše se zřejmě chová stejně. Náš čas teče od minulosti k budoucnosti, jako řeka od pramene k moři. Stojíme-li u řeky, vidíme nám běžný obraz. Ve vesmíru ovšem nevíme, kde je pramen a kde je to moře, asi tak, jako mravenci ve svém kopečku nemohou vědět o existenci nějakého moře nebo ledovce.Čas ve vesmíru nemusí probíhat tak, jak si to my mechanicky představujeme, někde běží "rychleji", jinde, jako kolem nás, "pomaleji". Představa stvoření je pouhou extrapolací našich představ o čase, jednou přece musel začít. Tak, jako byl stvořen první muž a první žena. Milióny roků si nemůžeme představit, vždyť celá naše evropská civilizace v podstatě začíná koncem doby ledové, snad před 8 tisíci lety. Doba Karla IV., mizerných 500 roků před námi, nám připadá hrooozně dávno. Naše znalosti stavby světa jsou v samých začátcích a nadměrným přemýšlením se může něco zaseknout a máme depku, jako třeba Boltzmann. Objev quarků byl zcela zákonitý a určitě ne poslední. Jejich zkoumáním dojdeme k dalším detailům, konce nelze dohlédnout. Zrovna tak, jako nevíme, jak to vypadá za naší Mléčnou drahou. Tam se skrývají strašidla, černé díry, neutronové hvězdy a gigantické gravitační síly. Tam také platí jiná fyzika, s velkou pravděpodobností také jiný běh času. Žijeme zřejmě dost na periferii těch gigantů, nejsme vystavováni takovým silovým polím a gradientům, už malá výchylka Země z její dráhy by pro nás měla smrtelné následky. Okénko našeho životního prostředí je pouhá štěrbinka ve škále možného a také mizivá chvilinka v nekonečném čase. Nějaký Stvořitel má na starosti nekonečno, my jsme spíš náhodným produktem neustále cirkulující přírody. Nekonečné je například i kolo, vyjdete-li z jednoho bodu povrchu, dojdete jednou znovu na stejný bod, z kterého jste vyšli. Pak ale ovšem pochopíte, že jsou i jiná kola. A těch může být zase nekonečně. Prostě jsme přírodou tak utvořeni, že máme své hranice a na ty stále útočíme. Těžko přijatelná je i představa o konečnosti existence lidstva. Objeví se pak jiná forma inteligentního života? Budou třeba lidé za milión roků zcela jiní? To přesahuje rámec našeho navyklého myšlení, vše, co podnikáme, má poločasy řádově shodné s životností jednoho člověka. Pětiletky, dvouletky, funkční období poslance, prezidenta, málokdy čas ošulíme a usadíme na doživotí třeba soudkyni. Takže i naši potomkové se budou dívat na hvězdy, budou však dělat zcela přízemní práci, aby přežili. Proč a nač, to bude vždy otázka pro "duchovní".

3 Je to strana jedné mince.
Ludmila (neregistrovaný) 09.11.2010, 20:23:06
Bez církve by nebyl Stvořitel a bez Stvořitele církev.Bez kvarků Vesmír a bez Vesmíru kvarky.A na stvoření světa nevěřím.

2 Co se týče Stvořitele
Honza (neregistrovaný) 09.11.2010, 19:49:23
[1]bavit se o církvích a zároveň o Stvořiteli je jako míchat jabka a hrušky.
Pro mne jsou různé fyzikální modely světa vítaným a velmi vlídným podnětem k zamyšlení se nad vznikem všehomíra a nad mojí pozicí v něm, ale věru nechápu, co s tím mají společného církve. To, jestli je Stvořitel v nás nebo mimo nás je zaprvé jedno (je to v důsledcích totéž), za druhé mám pocit, že zabývat se tím nějak hlouběji znamená zabývat se tím hloupěji. Na některé otázky IMHO nemá smysl odpovídat, jelikož otázky samy nemají smysl. Já ve stvoření světa přirozeně věřím, neboť nic nesvědčí proti a tato víra se s ničím nesráží, je to velmi praktický model světa. Jakmile tam ale zamontujeme libovolnou církev, sme v ... víte, kde. Dřív či později skončí příjemná a hlavně seriozní debata. Takže nějaké podle církve ... na tohle bych byl opatrný.

1 Co se týče Stvořitele,
Ludmila (neregistrovaný) 09.11.2010, 15:56:24
podle církve je Stvořitel v nás,není to něco mimo nás.Podle toho je stvořený z kvarků jako my.To je hloupost,co?

«     1     »