Revoliucija, sukrėtusi dalelių fiziką

Burtonas Richteris '52, PhD '56, mėgsta apibūdinti savo Nobelio premijos laureatą atradimą su vaikišku eilėraščiu:





Samas Tingas su savo komanda Brukhaveno nacionalinėje laboratorijoje 1974 m.

Vakar ant laiptų sutikau vyrą, kurio ten nebuvo. Šiandien jo vėl nebuvo. Linkiu, kad jis pasitrauktų.

Tai buvo 1974 m., praėjus vos dvejiems metams po to, kai Richteris ir jo komanda Stanfordo linijinio greitintuvo laboratorijoje baigė statyti naują dalelių greitintuvą, pavadintą SPEAR. 6 milijonų dolerių vertės aparatas pagreitino elektronus ir pozitronus per 80 metrų skersmens magnetų kilpą ir sudaužė juos į dalelių nuolaužų lietų analizei. Richteris neieškojo naujos dalelės, bet ten ji buvo – aukšta, siaura duomenų smailė, rodanti sunkią dalelę, kurios tarnavimo laikas neįprastai ilgas. Tiesą sakant, tiek ilgai – septynias zeptosekundes, arba apie 7000 trilijonų sekundės dalių, – nepaisė fizikų supratimo apie pagrindines daleles.



Iš pradžių Richteris ir kiti manė, kad kažkas negerai su įranga, bet netrukus suprato, kad jų rankose yra atradimas. Niekas nesitikėjo to, ką radome. Niekas. Tai buvo visiškai netikėta, sako Richteris, kuris pirmą kartą patraukė į dalelių fiziką po to, kai dirbo MIT sinchrotroninėje laboratorijoje pirmaisiais studijų metais.

Galbūt taip pat stebina tai, kad komanda priešingoje šalies pusėje vienu metu rado tą patį. Brookhaven nacionalinėje laboratorijoje MIT profesorius Samas Tingas vadovavo eksperimentui, kuris tam tikra prasme buvo priešingas Richterio eksperimentui. Užuot sunaikinusi elektronus ir pozitronus, Tingo grupė sudaužė protonus į fiksuotą berilio taikinį, kad pagamintų sunkias daleles, kurios vėliau suirtų į elektronus ir pozitronus. Atsitiktinai abi grupės nustatė savo greitintuvus į tą patį energijos diapazoną ir suklupo į tą patį neįprastą duomenų viršūnę.

Ulrichas Beckeris, tuo metu MIT docentas, atliko pagrindinį vaidmenį Brukhaveno atradime. Dabar profesorius emeritas, savo kabinete vis dar turi originalų, ranka nupieštą grafiką, rodantį tą netikėtą viršūnę. Beckeris sako, kad nors jo grupė tikėjosi rasti sunkiųjų dalelių, jie taip pat buvo šokiruoti, kai rado tokį ilgą tarnavimo laiką. Mes neįsivaizdavome, kodėl taip yra, sako jis. Mums tai buvo labai įtarus, bet kadangi jis buvo toks aiškus, abejonėms buvo labai mažai vietos.



Tų metų lapkritį Tingas išskrido į Stenfordą administraciniam susitikimui ir susikirto su Richteriu.

Samas pasakė: „Burtai, aš turiu tau kai ką įdomaus papasakoti“, – prisimena Richteris, o aš pasakiau: „Semai, aš turiu pasakyti kai ką įdomaus. tu .'

Kai abu mokslininkai suprato, kad jų komandos padarė tą patį atradimą, jie surengė laboratorijos seminarą ir tą dieną pristatė savo rezultatus. Per mėnesį grupės paskelbė nuoseklius dokumentus Fizinės apžvalgos laiškai . Tingo grupė pavadino naują dalelę J, o Richterio grupė pavadino ją Ψ (psi).



Taip stebina dalelė, kad ji truko maždaug tūkstantį kartų ilgiau, nei tuo metu būtų numatę fizikai, o tai reiškia, kad joje buvo kažkas, su kuo fizikai anksčiau nebuvo susidūrę, bent jau ne laboratorijoje.

Maždaug prieš 10 metų teoretikai pristatė kvarkų sąvoką – pagrindines daleles (ir atitinkamas antidaleles), kurios jungiasi ir sudaro kitas daleles, pavyzdžiui, protonus ir neutronus. Iki 1974 m. eksperimentatoriai rado įrodymų apie trijų tipų kvarkus – aukštyn, žemyn ir keistus. Tačiau pasiūlytas ketvirtasis kvarkas, žavesys, liko sunkiai suprantamas.

1975 m. pradžioje Beckeris išvyko į Vokietiją kalbėti apie naująją dalelę. Dalyvavo Werneris Heisenbergas, teorinis fizikas, išgarsėjęs savo darbais kvantinės mechanikos srityje. Vienu metu Heisenbergas pertraukė Beckerį: Jis pasakė: „Kai jie nežino, kas tai yra, jie išranda naują kvarką“, - prisimena Beckeris. Buvau tikrai nustebęs. Aš jam pasakiau: „Žiūrėk, profesoriau Heisenberge, aš nesiginčiju, ar tai žavesys, ar ne. Sakau tau, kad tai dalelė, kuri neišnyksta.“ Mirtina tyla. Kambaryje pasidarė labai šalta. Tada Heisenbergas pasakė: „Priimta“.



Fizikai netrukus sutiko, kad dalelė, vėliau vadinama J/Ψ, susideda iš vieno žavesio kvarko ir vieno anticharm kvarko.

Dabar vadinamas lapkričio revoliucija, J/Ψ atradimas perkėlė pagrindinių dalelių stabilumą iš netvarkingo žvėryno į kažką struktūrizuoto ir nuspėjamo, aprašyto tuo, ką fizikai vadino standartiniu modeliu. Tingas ir Richteris laimėjo Nobelio premijas 1976 m.

Richteris sako, kad nuo to laiko daugelis žmonių bandė rasti tai, kas yra už dabartinio standartinio modelio ribų. Iki šiol jis buvo nepralaidus visiems išpuoliams.

paslėpti