Editura Evenimentul si Capital

Particula elementară din visul alchimiştilor, măsurată cel mai precis din lume

higgs
Autor: | | 243 Comentarii | 2046 Vizualizari

Cea mai precisă măsurare din lume a masei particulei elementare care realizează visul alchimiştilor, anume bosonul W, a fost anunţată vineri de laboratorul Fermilab din Statele Unite.

Eroarea de măsurare este de numai 0,02%! Particula, deşi elementară, este la fel de masivă ca atomi complecşi, iar valoarea exactă a masei sale oferă indicii despre masa posibilă pentru misterioasa particulă Higgs, care ar explica originea masei particulelor elementare, inclusiv a însuşi bosonului W! Deşi particulă elementară, bosonul W este la fel de masiv ca un atom foarte greu. Masa sa este egală cu 86,30 unităţi atomice de masă, adică cu puţin mai mare decât masa atomului de rubidiu şi cu puţin mai mică decât masa atomului de stronţiu. Anunţul a fost făcut vineri de laboratorul Fermilab din SUA. Măsurătoarea este cea mai precisă din lume, eroarea de măsurare fiind de doar 0.02%. Crearea UniversuluiDacă vi s-ar da sarcina să creaţi Universul aşa cum vi s-ar cere să coaceţi o prajitură, aţi avea nevoie de trei elemente: o tavă, mai multe ingrediente şi o reţetă. Care anume sunt acestea v-ar putea lămuri doar ramura fundamentală a fizicii denumită fizica particulelor elementare. Echivalentul tavei este tocmai spaţiu-timpul, anume scena pe care se derulează totul şi timpul care trece permiţând lucrurilor să evolueze. Echivalentul ingredientelor sunt particulele elementare, care, aşa cum le spune numele, nu sunt creeate la rândul lor din alte lucruri mai mici. Particulele elementare sunt caracterizate de numere precum masă sau sarcină electrică şi sunt în număr de aproape 20. În sfârşit, echivalentul reţetei sunt patru forţe fundamentale, care, aşa cum le spune şi numele, nu pot fi descrise de alte forţe şi mai simple. Aceste forţe permit particulelor elementare să interacţioneze între ele, atrâgându-se sau respingându-se reciproc, precum în cazul forţelor electrice şi gravitaţionale, ba chiar transformându-se una în alta, precum în cazul forţei slabe, mediate tocmai de bosonul W, care devine astfel tocmai soluţia modernă la căutările asidue ale alchimiştilor în Evul Mediu! Acesta este modul în care este înţeles Universul încă din anul 1968 atunci când trei cercetători teoreticieni au creat o descriere matematică a particulelor elementare şi interacţiilor între ele. De atunci şi până acum, acestă teorie ştiinţifică a fost confirmată de absolut fiecare experiment ştiinţific derulat în fizica particulelor. De aceea, poartă numele de Modelul Standard. Ce sunt particulele elementareParticulele elementare sunt de două feluri: particule care corespund materiei propriu-zise şi particule care corespund undei forţe fundamentale. În lumea subatomică, a Universului mic, particulele de materie interacţionează între ele schimbând între ele particule care corespund forţelor, tot aşa cum doi jucători de tenis interacţionează schimbând între ei o minge. Bosonul W este numele uneia din particulele elementare care transmite una din cele patru forţe fundamentale ale Universului, anume forţa nucleară slabă. Această forţă este puţin cunoscută publicului larg, care însă de efectele ei a auzit cu siguranţă: centralele nucleare, bombele nucleare, interiorul fierbinte al Pământului, strălucirea şi energia Soarelui, dar şi însăţi existenţa atomilor. Spre deosebire de alte două forţe fundamentale, ele bine cunoscute, forţa electrică şi forţa gravitaţională, care permit la două particule să se atragă sau se se respingă reciproc, forţa slabă face ceva miraculos, anume să transforme o particulă în alta! Este nici mai mult nici mai puţin decât visul alchimiştilor, acum devenit realitate datorită fizicii particulelor elementare. Ei bine, când o particulă de un tip se transformă într-o particulă de alt tip, o particulă este schimbată între cele două particule. Este tocmai bosonul W! De exemplu, aşa se întâmplă când un electron se transformă într-un neutrino, sau un tip de quarc într-alt tip de quarc. Visul alchimiştilor era de a transforma un element chimic în altul. Aceasta se realizează atunci când un nucleu se transformă într-altul, care se întâmplă atunci când un neutron se transformă într-un proton. La rândul său, aceasta se întâmplă atunci când o particulă elementară (quarcul "down") se tranformă într-altă particulă elementară (quarcul "up") prin schimbul unei alte particule elementare (bosonul W). Este foarte important de accentuat că nu degeaba i se zice acestei forţe forţa slabă. Spre deosebire de forţa electrică, care îşi face simţită prezentă până la infinit (lumina ne vine şi de la stele din galaxii aflate la marginea Universului, nu?), forţa slabă nu transformă o particulă într-alta decât dacă cele două se află la distanţă foarte mică una de alta, aşa de mică precum lungimea unui proton sau neutron. De aceea, forţa îşi face simţită prezenţa doar în interiorul unui atom, iar nu în afara lui, precum reuşeşte forţa electrică. Forţa electrică îşi face simţită prezenţa pe distanţe infinite pentru că particula fundamentală care transportă forţa electrică, anume fotonul, are masa de repaus zero. De aceea, particula de lumină nici nu este niciodată în repaus, ci se mişcă mereu, anume cu viteza cea mai mare din Univers, viteza luminii. Masa bosonului W în schimb nu este zero, iar tocmai de aceea distanţa de acţiune a forţei slabe e finită. Ba mai mult, masa este destul de mare pentru lumea subatomică, astfel încât distanţa de acţiune este aşa de mică, de genul lungimii unui proton! Iată aşadar cum valoarea masei bosonului W este foarte importantă pentru a înţelege raza de acţiune a acestei forţe fundamentale fără de care atomii nu s-ar fi putut crea, iar noi nu am exista, forţa care este răspunsul la căutările alchimiştilor din Evul Mediu! Bosonul WBosonul W a fost prezis în 1968 în mod teoretic de către fizicianul Weinberg, unul din cei trei care au fondat teoria Modelului Standard. Numele de W vine de la numele în engleză al forţei slabe pe care o mediază, anume "weak force". Mai mult, există două particule gemene cu acelaşi nume, adică o pereche de particule de materie şi antimaterie, cu aceeaşi masă, dar cu sarcină electrică de semn schimbat: un W+ şi un W-. Există însă cu adevărat aceste particule W prezise a exista de către un model matematic? În ştiinţă judecătorul suprem al unui model este experimentul. În fizica particulelor, experimentele se derulează la acceleratoare de particule. Ei bine, acceleratoarele de particule aflate la CERN, Laboratorul European de Fizica Particulelor, la Geneva, în Elveţia, au observat experimental particulele W în ianuarie 1983! Teoria era astfel confirmată şi omenirea înţelegea cum s-au format atomii, de ce Soarele străluceşte, de ce interiorul Pământului e fierbinte şi cum centralele nucleare ne pot oferi energie, sau bombele nucleare ne pot nimici. Dar toate acestea pot fi înţelese şi mai bine dacă masa bosonului W este măsurată încă şi mai precis. Pentru că există aici un mare mister. Toate acestea sunt date de faptul că masa bosonului W este în primul rând diferită de zero, iar apoi relativ mare în valoare faţă de alte particule elementare. Dar de ce este diferită de zero? Dacă nu ar fi, noi nu am exista. Pentru a răspunde la aceasta, s-a prezis teoretic în 1964 existenţa încă unei particule, anume particula Higgs, care ar explica de ce particulele elementare, inclusiv bosonul W, au masă! De atunci, de aproape jumătate de secol, particula Higgs este căutată încontinuu la acceleratoare de particule, cu progrese continue. Spre entuziasmul general, se aşteaptă ca anul acesta, 2012, să se răspundă o dată pentru totdeauna la întrebarea dacă există sau nu particula Higgs, adică indirect dacă înţelegem sau nu de ce bosonul W are masă diferită de zero. Dar cum particula Higgs este legată de masa bosonului W, tot aşa şi măsurarea precisă a masei particulei W poate da indicii despre ce masă ar putea să aibă bosonului Higgs. Mai ales că cercetarea bosonului Higgs se desfăşoară diferit în funcţie de masa sa. De aceea, două experimente de la acceleratorul de particule Tevatron de la laboratorul Fermilab din SUA, de lângă Chicago, anume experimentele CDF (unde şi autorul acestui articol a studiat masteratul şi doctoratul) şi DZero au studiat atent particula W timp de cinci ani de zile şi i-au măsurat masa cu cea mai mare precizie din lume. Noul rezultat a fost făcut public într-un comunicat de presă vineri. Şi anume masa particulei W este 80387 plus sau minus 17 unităţi de masă, care unităţi în fizica particulelor nu sunt kilogramele, aşa cum v-aţi aştepta, pentru că kilogramele sunt mult prea mari pentru masele acestor particule elementare. Este vorba de o măsurare atât de precisă, tocmai pentru că eroarea este de numai 0.02% din valoarea măsurată! Este vorba în schimb de MeV/c^2, adică milioane de electron-volţi împărţiţi la viteza luminii la pătrat. Dar ca să ne fie mai uşor, haideţi să comparăm cu două particule cunoscute deja. Electronul are o masă de aproape 0,5 MeV/c^2. Masa bosonului W este astfel de 160774 plus sau minus 34 de ori masa unui electron ! De asemenea, masa unu proton este de aproape 0,938 milioane de MeV/c^2, adică masa bosonului W este de aproape 86 de ori masa unui proton! Mai mult, o unitate de masă a atomilor este 0,9315 milioane de MeV/c^2, ceea ce ne arată că masa bosonului W este de 86,30 unităţi atomice de masă. Căutând în tabelul periodic al elementelor această masă, vedem că această masă este între masa atomilor grei, din perioada a cincea, de rubidiu (85.47) şi stronţiu (87,62). Iată aşadar cât de masivă este această particulă elementară, deşi nu mai este formată la rândul ei din nimic altceva. Este aproape la fel de masivă ca atomi întregi, din cei grei, sau totodată cât aproape 160 de mii de electroni! Iată de ce forţa slabă mediată de bosonul W nu acţionează decât pe distanţe foarte foarte scurte, în interiorul nucleului atomic, şi de ce este nevoie de un boson Higgs, anume ca să explice de ce această masă a bosonului W, mediator al forţei slabe, nu este un banal zero, cum este în cazul fotonului, particula de lumină, mediatoarea forţei electrice! Articol este scris de Adrian Buzatu, cercetător postdoctorand la Universitatea din Glasgow, Scoţia, Marea Britanie, colaborator al experimentului ATLAS de la CERN, Elveţia; doctor în fizica particulelor elementare la universitatea McGill din Montreal, Canada, ca şi colaborator al experimentului CDF de de la Fermilab, SUA. Comunicatul de presă al laboratorul Fermilab poate fi citit la http://www.interactions.org/cms/?pid=1031506

Ce a AFLAT Nicolae Ceausescu, inainte cu 11 zile sa fie OMORAT! Greseala care l-a costat viata

Pagina 1 din 2



Stirile zilei

Alte articole din categoria: Clubul de ştiinţă

Alte articole din categorie

capital.ro
libertatea.ro
rtv.net
fanatik.ro
wowbiz.ro
b1.ro
cancan.ro
playtech.ro
unica.ro
dcnews.ro
stiridiaspora.ro

LASA UN COMENTARIU

Caractere ramase: 1000

CITEŞTE ŞI
Tema zilei
19:28 RAREȘ BOGDAN contra DACIAN CIOLOȘ. Jocurile de putere din spatele unei nominalizări neașteptate. 18:10 Update PROCURORII din CONSTANȚA au ieșit ÎN STRADĂ. Își SUSPENDĂ ACTIVITATEA: "Vrem justiție independentă!" 15:59 DESANT EUROPEAN la București. Se vor CERE și DA explicații în LEGĂTURĂ cu KOVESI 15:24 Dosarul Tel Drum. Dragnea A LOVIT ÎN PLIN. Adio, emoţii? Decizie de ultimă oră în Justiţie. Breaking news 14:59 PROTEST. 100 de judecători și procurori din CLUJ își suspendă activitatea o săptămână. Magistrații vor face grevă 11:40 Tandemul Lazăr-Kovesi DECIDE ce instituție se ocupă de Tel Drum. Culisele SCANDALULUI dintre DNA și Secția de investigare a magistraților 10:50 Kovesi, AGENT SECRET. Ce scrisoare a primit DRAGNEA: „Nu mai este un SECRET” Breaking news 19:06 Președintele Parlamentului European A FĂCUT ANUNȚUL așteptat. Kovesi nici NU ȘTIE ce o așteaptă 16:25 Cerere HALUCINTANTĂ în CAZUL Kovesi. „Să-i RETRAGEM CETĂȚENIA!” 15:30 Kovesi este devastată. SEMNAL NEGRU de la Bruxelles. N-a fost niciodată în cărţi. Breaking news 13:24 Lazăr A CEDAT NEVOS după aroganţa lui Toader. Este CEL MAI DUR ATAC în direcţia ministrului Justiţiei 11:50 Ultima LOVITURĂ pentru KOVESI! PLÂNGERE PENALĂ de la fosta ȘEFĂ a DIICOT, Alina BICA 10:30 Kovesi ŞI CEL MAI MARE ABUZ din mandatul la DNA. Cine sunt „MÂNJIŢII DE PE LISTA NEAGRĂ”. Breaking news în Justiţie 18:16 BREAKING NEWS. DEZASTRU pentru KOVESI! Îi FUGE PĂMÂNTUL DE SUB PICIOARE... PRIMELE REZULTATE în procesul de selecție pentru Parchetul European 17:24 Kovesi LOVEȘTE DUR la Bruxelles. Instituțiile europene AU FOST ALERTATE 13:49 Kovesi ARE UN PLAN ASCUNS şi elaborat, cu PUNCT FINAL la Cotroceni. Cine s-ar fi gândit? Breaking news 09:16 Tudose A DEVOALAT MAREA MANEVRĂ de pe axa Dragnea-Toader. CE SE SCHIMBĂ LA DNA? Breaking news 22:49 KOVESI, MITRALIATĂ cu SENTINȚE DEFAVORABILE. Mihaela Iorga Moraru, CONCEDIATĂ ILEGAL! 22:34 „În dosar apare şi numele lui Ţiriac” Breaking news în România. MAI MULTE NUME GRELE sunt implicate 11:59 Să fie acesta SFÂRȘITUL pentru KOVESI? Va fi ANCHETATĂ de CEL MAI MARE DUȘMAN. Cândva a DAT-O AFARĂ, acum s-a întors roata