Lederman Leon - Boska cząstka.pdf

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Leon Lederman,
Dick Teresi
BOSKA CZĄSTKA
Jeśli Wszechświat jest odpowiedzią, jak brzmi py-
tanie?
PrzełoŜyła ElŜbieta
Kołodziej-Józefowicz
2
DRAMATIS PERSONAE ....................................................................................................... 6
Niewidoczna piłka noŜna ......................................................................................................... 7
Jak działa Wszechświat? .............................................................................................................. 8
Początki nauki .............................................................................................................................. 8
Pochwycenie Leona...................................................................................................................... 9
Biblioteka materii ....................................................................................................................... 13
Kwarki i papieŜ .......................................................................................................................... 13
Niewidzialna piłka...................................................................................................................... 14
Piramida nauk ............................................................................................................................. 16
Eksperymentatorzy i teoretycy: farmerzy,
świnie
i trufle .......................................................... 16
Ci, którzy nie dosypiali .............................................................................................................. 19
Ratunku, matematyka! ............................................................................................................... 19
Wszechświat istnieje dopiero od 10
18
sekund ............................................................................ 21
Opowieść o dwóch cząstkach i ostatecznej koszulce ................................................................. 22
Tajemniczy pan Higgs ................................................................................................................ 23
WieŜa i akcelerator ..................................................................................................................... 24
3. Pierwszy fizyk cząstek ........................................................................................................... 26
Późną nocą z Ledermanem ........................................................................................................ 29
Patrząc w kalejdoskop ................................................................................................................ 54
4. Interludium A: Opowieść o dwóch miastach ......................................................................... 56
5. Poszukiwania atomu: mechanicy ........................................................................................... 57
Galileusz, Zsa Zsa Gabor i ja ..................................................................................................... 59
Kule i pochylnie ......................................................................................................................... 60
Piórko i grosik ............................................................................................................................ 61
Prawda o wieŜy .......................................................................................................................... 62
Atomy Galileusza ....................................................................................................................... 64
Akceleratory i teleskopy............................................................................................................. 65
Carl Sagan XVII wieku .............................................................................................................. 66
Człowiek bez nosa ...................................................................................................................... 67
Mistyk wyjaśnia ......................................................................................................................... 69
PapieŜ do Galileusza: spadaj ...................................................................................................... 71
Słoneczna gąbka ......................................................................................................................... 72
Zarządca mennicy ...................................................................................................................... 72
Siła niech będzie z nami ............................................................................................................. 74
Ulubione F Isaaca ....................................................................................................................... 77
Co nas pcha do góry ................................................................................................................... 78
Tajemnica dwóch mas ................................................................................................................ 79
Człowiek z dwoma umlautami ................................................................................................... 80
Wielki twórca syntez .................................................................................................................. 81
Kłopot z grawitacją .................................................................................................................... 83
Isaac i jego atomy ....................................................................................................................... 83
Dziwne rzeczy ............................................................................................................................ 84
Dalmatyński prorok .................................................................................................................... 86
6. Dalsze poszukiwania atomu: chemicy i elektrycy ................................................................. 88
Człowiek, który odkrył 20 centymetrów niczego ...................................................................... 88
Ściskanie
gazu ............................................................................................................................ 89
Zabawa w nazwy ........................................................................................................................ 90
1.
2.
3
Pelikan i balon ............................................................................................................................ 91
Z powrotem do atomu ................................................................................................................ 93
Pasjans z pierwiastkami ............................................................................................................. 96
Elektryczne
Ŝaby
........................................................................................................................ 98
Tajemnica wiązania chemicznego: znowu cząstki ..................................................................... 99
Szok w Kopenhadze ................................................................................................................. 100
Znowu déjŕ vu .......................................................................................................................... 101
Świece,
silniki, dynama ............................................................................................................ 101
Niech pole będzie z tobą .......................................................................................................... 103
Z prędkością
światła
................................................................................................................. 105
Hertz na ratunek ....................................................................................................................... 107
Magnes i kulka ......................................................................................................................... 109
Pora do domu? .......................................................................................................................... 110
Pierwsza prawdziwa cząstka .................................................................................................... 111
7. Nagi atom ............................................................................................................................. 116
Gdy tęcza juŜ nie wystarcza ..................................................................................................... 118
Dowód rzeczowy nr 1: katastrofa w ultrafiolecie .................................................................... 120
Dowód rzeczowy nr 2: zjawisko fotoelektryczne .................................................................... 122
Dowód rzeczowy nr 3: kto lubi ciasto z rodzynkami? ............................................................. 124
Zmagania .................................................................................................................................. 128
Bohr: na skrzydłach motyla...................................................................................................... 129
Dwie minuty dla energii ........................................................................................................... 131
No więc? ................................................................................................................................... 131
Uchylenie rąbka tajemnicy ....................................................................................................... 134
Człowiek, który nie znał się na bateriach ................................................................................. 135
Fale materii i dama w willi ....................................................................................................... 136
Fala prawdopodobieństwa ........................................................................................................ 138
Co to znaczy, czyli fizyka kroju i szycia .................................................................................. 139
Niespodzianka na górskim szczycie ......................................................................................... 141
Nieoznaczoność i inne rzeczy .................................................................................................. 143
Utrapienie z podwójną szczeliną .............................................................................................. 144
Newton kontra Schrödinger ..................................................................................................... 146
Trzy rzeczy, które trzeba zapamiętać o mechanice kwantowej ............................................... 147
8. Interludium B: Tańczący mistrzowie wiedzy tajemnej ........................................................ 154
Pomruki rewolucji .................................................................................................................... 157
9. Akceleratory: one rozkwaszają atomy, nieprawdaŜ? ........................................................... 161
Czy Bogini stwarza to wszystko w miarę postępu naszych badań? ......................................... 163
Dlaczego aŜ tyle energii? ......................................................................................................... 163
Szczelina................................................................................................................................... 165
Umasywniacz ........................................................................................................................... 166
Katedra Moneta, czyli trzynaście sposobów widzenia protonu ............................................... 166
Nowa materia: kilka przepisów ................................................................................................ 170
Cząstki z próŜni ........................................................................................................................ 171
Wyścig ...................................................................................................................................... 172
Wpływowa osobistość z Kalifornii .......................................................................................... 173
Wielka nauka i genius loci Kalifornii ...................................................................................... 176
Synchrotron: tyle okrąŜeń, ile chcesz ....................................................................................... 176
4
Ike i piony................................................................................................................................. 178
Damy Beppa ............................................................................................................................. 179
Pierwsza wiązka zewnętrzna: przyjmujemy zakłady ............................................................... 180
Dygresja w stronę nauk społecznych: pochodzenie wielkiej nauki ......................................... 182
Z powrotem do maszyn: trzy przełomy technologiczne .......................................................... 185
Czy większe jest lepsze? .......................................................................................................... 188
Czwarty przełom: nadprzewodnictwo ...................................................................................... 189
Kowboj dyrektorem laboratorium ............................................................................................ 190
Dzień z
Ŝycia
protonu ............................................................................................................... 191
Decyzje, decyzje: protony czy elektrony ................................................................................. 193
Zderzenie czołowe czy tarcza? ................................................................................................. 194
Wytwarzając antymaterię ......................................................................................................... 195
Zaglądanie do czarnej skrzynki: detektory............................................................................... 199
Kłopoty z pęcherzykami ........................................................................................................... 200
Czego się dowiedzieliśmy: akceleratory i postęp w fizyce ...................................................... 203
Trzy finały: wehikuł czasu, katedry i akcelerator na orbicie ................................................... 205
10.
Interludium C: Jak w ciągu weekendu złamaliśmy parzystość i... odkryliśmy Boga ...... 209
Café Szanghaj ........................................................................................................................... 212
Eksperyment ............................................................................................................................. 216
11.
A-tom! .............................................................................................................................. 224
ODDZIAŁYWANIE ELEKTRYCZNE .................................................................................. 225
Cząstki wirtualne ...................................................................................................................... 226
Osobisty magnetyzm mionu ..................................................................................................... 227
ODDZIAŁYWANIE SŁABE .................................................................................................. 230
Lekko złamana symetria, czyli skąd się wzięliśmy.................................................................. 232
Polowanie na małe neutralne.................................................................................................... 234
Wybuchowe równanie .............................................................................................................. 235
Zbrodnicza spółka i dwuneutrinowy eksperyment ................................................................... 235
Brazylijskie zadłuŜenie, krótkie spódniczki i vice versa.......................................................... 240
ODDZIAŁYWANIE SILNE .................................................................................................... 242
Wołania kwarków .................................................................................................................... 244
Zasady zachowania .................................................................................................................. 246
Niobowe jaja ............................................................................................................................ 247
„Rutherford” wraca .................................................................................................................. 248
Rewolucja Listopadowa ........................................................................................................... 252
Poszukiwanie wybrzuszeń........................................................................................................ 253
Skąd to całe zamieszanie (i trochę kwaśnych winogron) ......................................................... 256
Nagi powab .............................................................................................................................. 258
Trzecia generacja...................................................................................................................... 260
JESZCZE O ODDZIAŁYWANIU SŁABYM ......................................................................... 264
Pora na przyspieszenie oddechu ............................................................................................... 267
Znalezienie zet zero .................................................................................................................. 270
JESZCZE O ODDZIAŁYWANIU SILNYM: GLUONY ....................................................... 271
Koniec drogi ............................................................................................................................. 275
12.
I wreszcie Boska Cząstka ................................................................................................. 279
Wyjątki z agonii modelu standardowego ................................................................................. 280
Ukryta prostota: upojenie modelem standardowym................................................................. 282
5
Model standardowy A. D. 1980 ............................................................................................... 282
Chimera unifikacji .................................................................................................................... 283
Cechowanie .............................................................................................................................. 285
Wytropić W .............................................................................................................................. 287
Carlo i goryl ............................................................................................................................. 288
PrzejaŜdŜka na numerze 29 ...................................................................................................... 289
Triumf....................................................................................................................................... 291
Zwieńczenie modelu standardowego ....................................................................................... 292
O co tu chodzi? ......................................................................................................................... 293
Poszukiwania kwarka t ............................................................................................................. 295
Model standardowy to chwiejna podstawa .............................................................................. 296
I wreszcie... ............................................................................................................................... 298
Kryzys masowy ........................................................................................................................ 299
Kryzys unitarności? .................................................................................................................. 302
Kryzys Higgsa .......................................................................................................................... 303
Dygresja o niczym .................................................................................................................... 305
Znaleźć Higgsa ......................................................................................................................... 306
Pustyniatron .............................................................................................................................. 306
Prezydent Reagan i superakcelerator: prawdziwa historia ....................................................... 308
13.
Mikroprzestrzeń, makroprzestrzeń i czas przed początkiem czasu .................................. 312
Mikroprzestrzeń/makroprzestrzeń ............................................................................................ 313
Akcelerator z nieograniczonym budŜetem ............................................................................... 316
Teorie takie i siakie .................................................................................................................. 317
GUT-y ...................................................................................................................................... 318
Susy .......................................................................................................................................... 320
Superstruny............................................................................................................................... 321
Płaskość i ciemna materia ........................................................................................................ 322
Charlton, Golda i Guth ............................................................................................................. 323
Inflacja i cząstka skalarna......................................................................................................... 324
Przed początkiem czasu ........................................................................................................... 327
Powrót Greka............................................................................................................................ 329
Do widzenia.............................................................................................................................. 331
Koniec fizyki? .......................................................................................................................... 332
Obowiązkowe boskie zakończenie........................................................................................... 333

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