Neviditelný čert

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)

09.11.2010, 15:25:00   Publikoval Luciferkomentářů: 15