 |
Horváth Zalán
Mikrokozmosz - világunk építőköveinek kutatása
Az anyagi világ szerkezetének megismerése több mint 2000 éve foglalkoztatja az emberiséget. A huszadik században a kvantumelmélet és a relativitáselmélet megalkotása után hatalmas fejlődés következett be. Előbb az anyagot építő atomokat ismertük meg, majd az atommagokat kezdték vizsgálni. Olyan fontos kérdéseket kellett megválaszolni, mint hogy mi tartja össze a magot alkotó részecskéket? A század közepén egyre több elemi részecskét fedeztek fel, s újabb kérdések születtek: Hogyan osztályozzuk az elemi részecskéket? Elemi vagy összetett minden részecske? Melyek az alapvető erők a természetben? 1968-1975 között mindezen kérdéseket egy egységes elmélet keretein belül válaszolták meg a fizikusok, ez a Standard Modell. Az évszázad utolsó negyedében a Standard Modell majdnem összes jóslatát igazolták. Vannak azonban még megválaszolatlan kérdések, például hogy mi a részecskék tömegének eredete? Létezik-e egy mindenek fölött álló, az egész természetet leíró elmélet, a mindenség és a "mindentudás" elmélete?
I. Történeti bevezetés
Az anyag atomos leírásának gondolata több mint 2000 éves. Mégis csak a 20. században sikerült bebizonyítani, föltárni és megérteni az atomok szerkezetét. A kísérletek azonban újabb részecskék felfedezésére vezettek. Az atomfizikát az atommagok fizikája, majd az elemi részecskék fizikája követte. Hogyan lehet leírni nagyszámú részecskét és a különböző erőket, kölcsönhatásokat?
II. Hogyan épül fel a körülöttünk lévő világ?
A Világegyetem anyaga atomokból épül fel. Az atomok elektronokból és atommagokból állnak. Az atommagok protonokból és neutronokból épülnek fel. Elemiek-e ezek a részecskék?
III. A Standard Modell - ahogy ma a részecskefizikát látjuk
Az 1965-1975-ig terjedő években kialakult az összes kölcsönhatást és az összes elemi részecskét egységesen leíró elméleti keret, amelyet manapság a kutatóközösség röviden Standard Modellnek nevez. Az ezután következő közel 30 év kísérleti kutatásai majdnem minden részletében igazolták ezt a mindent átfogó magyarázatot. Érdemes ezért megismernünk, hogyan ad számot a Standard Modell az elemi részecskék világáról.
IV. A neutrínók mérése és tulajdonságaik
A neutrínók a legkülönösebb részecskék, mivel semlegesek, így csak a gyenge kölcsönhatásokban játszanak szerepet. Mégis ezek a részecskék okozták a legnagyobb meglepetést a részecskefizikusoknak az utóbbi évtizedben.
V. A részecskefizika "mikroszkópjai": a gyorsítók
Az elemi részecskék kutatására olyan eszközöket használnak, amelyekben egyre nagyobb sebességű részecskéket ütköztetnek. A cél a Standard Modell és más kibővített elméletek által megjósolt igen nagy tömegű részecskék megkeresése. A legnagyobb ilyen berendezés az LHC (Large Hadron Collider) lesz, amely a Genfben lévő CERN laboratóriumban épül. Ez a berendezés fantasztikus technikai és informatikai feladatok elé állítja építőit.
VI. A Standard Modell problémái
Miért kell tovább folytatni a kísérleteket? Ennek egyik oka az, hogy a Standard Modellben megjósolt részecskék közül nem találtuk meg mindet. Másrészt a fizikusok nem elégedettek a Standard Modellel és azt várják, hogy az új kísérletekben elért eredmények további egyesítésre adnak lehetőséget.
VII. A részecskefizikai kísérletek "haszna"
A kísérletekben bevezetett technikai csúcsteljesítmények és megoldások már eddig is, de várhatóan a jövőben is hasznára válnak az emberiségnek.
VIII. Létezik-e a mindenség ("mindentudás") elmélete?
Egyesíthetők-e a Standard Modellben előforduló kölcsönhatások a gravitáció elméletével, az általános relativitáselmélettel? Egy ilyen minden kölcsönhatást leíró elméletet nevezhetnénk a "mindentudás" elméletének.
Tovább
|
|
