[ Pobierz całość w formacie PDF ]
.Nie potrzebujemy osobnego rodzaju a-tomuna ser feta, na rzepkę w kolanie i jeszcze innego na brokuły.Istnieje tylko niewielkaliczba a-tomów.Można je łączyć na różne sposoby, uzyskując wszystko! Poznaliśmy jużtrzy z tych a-tomów: elektron, mion i neutrino.Wkrótce zaznajomimy się z pozostałymii zobaczymy, jak one wszystkie pasują do siebie nawzajem.To jest triumfalna część, bo osiągamy wreszcie kres wędrówki w poszukiwaniuelementarnych cegiełek materii.Jednak w latach pięćdziesiątych i sześćdziesiątych niebyliśmy jeszcze tak pełni optymizmu i nadziei, że wkrótce zdołamy rozwiązać zagadkęDemokryta.Setki nowo odkrytych hadronów sprawiły, że szanse na znalezienie niewiel-kiej liczby cząstek elementarnych wyglądały raczej marnie.Znacznie lepiej szło fizykomopisywanie sił występujących w przyrodzie.Znano cztery wyraznie określone rodzajeoddziaływań: grawitacyjne, elektromagnetyczne, silne jądrowe i słabe.Grawitacja - zbytsłaba, żeby można było się nią zajmować w laboratorium akceleratorowym - stanowiładomenę astrofizyki.Pominięcie tej siły miało się okazać poważnym błędem, ale pozosta-łe trzy oddziaływania z wolna ujarzmialiśmy.ODDZIAAYWANIE ELEKTRYCZNELata czterdzieste to okres triumfu kwantowej teorii oddziaływania elektrycznego.Teore-tyczny opis elektronu, którego dokonał Paul Dirac w roku 1927, pomyślnie łączył w so-bie teorię kwantową i szczególną teorię względności.Jednak mariaż teorii kwantowej zelektromagnetyzmem był bardzo burzliwy i pełen nieporozumień.Dążenie do zjednoczenia tych dwóch teorii nieoficjalnie nazywano Wojną z Nie-skończonościami.W latach czterdziestych po jednej stronie brała w niej udział nieskoń-czoność, po drugiej zaś byli niemal wszyscy luminarze fizyki - Pauli, Weisskopf, Heisen-berg, Bethe, Dirac - oraz wschodzące gwiazdy: Richard Feynman z Cornell, JulianSchwinger z Harvardu, Freeman Dyson z Princeton i Japończyk Sin-itiro Tomonaga. 226Nieskończoności, mówiąc krótko, brały się stąd, że obliczenia niektórych własności elek-tronów, prowadzone na gruncie relatywistycznych teorii kwantowych, dawały nieskoń-czony wynik.Nie - wielki; po prostu nieskończony.Matematyczną wielkość, zwaną nieskończonością, można próbować sobie uzmy-słowić, przywołując w myśli wszystkie liczby całkowite i dodając do nich jeszcze jedną.Zawsze można dodać jeszcze jedną.Inny sposób, który częściej pojawiał się w obli-czeniach tych genialnych, acz głęboko nieszczęśliwych teoretyków, polega na próbieokreślenia wartości ułamka, którego mianownik staje się zerem.Większość kieszonko-wych kalkulatorów uprzejmie poinformuje Cię w takich wypadkach - zazwyczaj za po-mocą serii EEEEEE - że zrobiłeś coś głupiego.Dawniejsze, przekaznikowe maszynyliczące wydawały z siebie zgrzytliwą kakofonię, którą najczęściej wieńczył kłąb dymu.Teoretycy przyjmują nieskończoność pojawiającą się w wyniku obliczeń jako znak, żemałżeństwo teorii kwantowej z elektromagnetyzmem zostało nieprawidłowo skonsumo-wane - porównania tego, mimo wielkiej chęci, nie będziemy dalej rozwijać.W każdymrazie Feynman, Schwinger i Tomonaga, pracując niezależnie, odnieśli swego rodzajuzwycięstwo pod koniec lat czterdziestych.Udało im się pokonać trudności związane zobliczaniem własności takich naładowanych cząstek, jak na przykład elektron.Istotnego bodzca dla tego przełomu teoretycznego dostarczyło doświadczenie wy-konane na Uniwersytecie Columbia przez jednego z moich nauczycieli, Willisa Lamba.Wkrótce po wojnie Lamb prowadził większość zaawansowanych wykładów oraz praco-wał nad teorią elektromagnetyzmu.Zaplanował też i przeprowadził przy użyciu technikiradarowej, opracowanej w czasie wojny na Uniwersytecie Columbia, genialnie precy-zyjny eksperyment, który pozwalał badać wybrane poziomy energetyczne w atomie wo-doru.Uzyskane przez Lamba dane stanowiły wyzwanie i subtelny test dla kwantowejteorii elektromagnetyzmu.Pominę szczegóły eksperymentu Lamba, chcę tylko podkre-ślić, że skuteczna teoria oddziaływania elektromagnetycznego narodziła się dzięki do-świadczeniu.Teoretycy stworzyli teorię zwaną zrenormalizowaną elektrodynamiką kwantową.Elektrodynamika kwantowa (w skrócie QED od angielskiego quantum electrodynamics)pozwoliła obliczać własności elektronu lub jego cięższego brata - mionu - z dokładno-ścią do dziesięciu miejsc po przecinku
[ Pobierz całość w formacie PDF ]