[ Pobierz całość w formacie PDF ]
.Poniewa¿ neutrina te powsta³y razemz mionami w procesie rozpadu pionów, w nie znany nam sposób musia³y byænaznaczone „mionem”.Aby to udowodniæ s³uchaczom, u których sceptycyzm jest cech¹ uwarunkowan¹genetycznie, musieliœmy wiedzieæ i umieæ wykazaæ, ¿e nasze urz¹dzenia nie mia³ytakich wad konstrukcyjnych, które spowodowa³yby, i¿ chêtniej wykrywaj¹ miony iprzez to - czyli przez g³upotê konstruktorów - nie mog¹ wykrywaæ elektronów.Znowu problem z lunet¹ Galileusza.Na szczêœcie potrafiliœmy udowodniæ naszymkrytykom, ¿e aparatura dzia³a bez zarzutu i wykrywa elektrony.Potwierdziliœmyto za pomoc¹ próbnych wi¹zek tych cz¹stek.Inne zaburzenia mog³y pochodziæ od promieniowania kosmicznego.Na poziomiemorza sk³ada siê ono g³Ã³wnie z mionów.Kiepski fizyk móg³by omy³kowo uznaæ mionpromieniowania kosmicznego, który zatrzyma³ siê w komorze, za mion wylatuj¹cy,powsta³y na skutek zderzenia neutrina, czyli za to, czegoœmy poszukiwali.Zainstalowaliœmy blokadê, by siê przed tym uchroniæ, ale sk¹d mogliœmy mieæpewnoœæ, ¿e dzia³a?Zyskaliœmy tê pewnoœæ dziêki temu, ¿e detektor by³ ca³y czas w³¹czony, tak¿ewtedy, gdy akcelerator nie dzia³a³, czyli przez oko³o 50 procent czasu.Wszelkie miony, które pojawi³yby siê w tym czasie, by³yby nieproszonymi,kosmicznymi goœæmi.Ale nie przyby³ ¿aden: promieniowanie kosmiczne niepotrafi³o przedrzeæ siê przez nasz¹ blokadê.Przytaczam wszystkie te techniczne szczegó³y po to, by pokazaæ ci, drogiCzytelniku, ¿e eksperymentowanie nie jest wcale ³atwe, a interpretacja wynikówdoœwiadczenia to delikatna sprawa.Przed wejœciem na basen k¹pielowy Heisenbergpowiedzia³ kiedyœ do kolegi: „Wszyscy ci ludzie wchodz¹ i wychodz¹ starannieubrani, ale czy mo¿na na tej podstawie wyci¹gaæ wniosek, ¿e tak¿e p³ywaj¹ wubraniach?”Musieliœmy zatem uznaæ, ¿e w przyrodzie wystêpuj¹ (co najmniej) dwa rodzajeneutrin: jeden zwi¹zany z elektronami (zwykle waniliowe neutrina Pauliego), adrugi z mionami.Nazywamy je wiêc neutrinami elektronowymi (zwyk³ymi) ineutrinami mionowymi, czyli tymi, które wyprodukowaliœmy w naszymdoœwiadczeniu.Te dwa rodzaje ró¿ni¹ siê od siebie zapachem, jak to okreœla siêw figlarnym ¿argonie fizyków zajmuj¹cych siê modelem standardowym.Niektórzyzaczêli rysowaæ tak¹ oto tabelkê:neutrino elektronoweneutrino mionoweelektronmionalbo w fizycznej stenografii:nenmemElektron zosta³ umieszczony pod swym kuzynem, neutrinem elektronowym (na cowskazuje indeks u do³u), a mion pod neutrinem mionowym.Przypomnijmy, ¿e przedeksperymentem znaliœmy trzy rodzaje leptonów: e, ne i m, nie podlegaj¹cesilnemu oddzia³ywaniu.Teraz pojawi³y siê cztery: e, ne, m oraz nm.Eksperymentzosta³ nazwany eksperymentem dwuneutrinowym i sta³ siê kamieniem wêgielnymmodelu standardowego.Zauwa¿, drogi Czytelniku, ¿e mamy dwie rodziny leptonów -cz¹stek punktowych.Elektron i neutrino elektronowe stanowi¹ pierwsz¹ rodzinê,która powszechnie wystêpuje we Wszechœwiecie.Do drugiej rodziny nale¿¹ mion ineutrino mionowe, których prawie nie znajdujemy we wspó³czesnym Wszechœwiecie;trzeba je wyprodukowaæ w akceleratorach albo w takich wysokoenergetycznychzderzeniach, jak te z udzia³em promieniowania kosmicznego.Gdy Wszechœwiat by³m³ody i gor¹cy, tak¿e i te cz¹stki wystêpowa³y powszechnie.Gdy odkryto mion,ciê¿szego kuzyna elektronu, I.I.Rabi zapyta³: „A kto to zamawia³?”Eksperyment z dwoma neutrinami dostarczy³ jednej z pierwszych wskazówek, gdzieposzukiwaæ odpowiedzi.No tak, istnienie dwóch neutrin rozwi¹zywa³o zagadkê brakuj¹cej reakcji:mion-e-g.Przypomnijmy, ¿e mion powinien rozpadaæ siê na elektron i foton, alenikt nie zdo³a³ zaobserwowaæ takiej reakcji, choæ wielu próbowa³o.Poszukiwanoœladów nastêpuj¹cej sekwencji zdarzeñ: mion rozpada siê na elektron i dwaneutrina - zwyk³e neutrino oraz antyneutrino.Te dwie cz¹stki, bêd¹c materi¹ iantymateri¹, anihiluj¹ i w efekcie powstaje foton, ale nikt nigdy nie widzia³tych fotonów.Teraz powód by³ jasny.Dodatnio na³adowany mion rozpada³ siê napozyton i dwa neutrina, ale jest to neutrino elektronowe oraz neutrinoantymionowe, które nie ulegaj¹ anihilacji.Po prostu pozostaj¹ sobie neutrinamii nie powstaje ¿aden foton.St¹d te¿ brak reakcji mion-e-g.Inn¹ konsekwencj¹ eksperymentu zbrodniczej spó³ki by³o stworzenie nowegonarzêdzia dla fizyki: gor¹cych i zimnych wi¹zek neutrin.Pojawi³y siê one wstosownym czasie w CERN, Fermilabie, Brookhaven i Sierpuchowie.Pamiêtajmy, ¿eprzed tym eksperymentem nie mieliœmy pewnoœci, czy neutrina w ogóle istniej¹.Teraz na zawo³anie dysponowaliœmy ca³ymi wi¹zkami tych cz¹stek.Niektórzy, byæ mo¿e, zauwa¿yli, ¿e staram siê nie poruszaæ pewnego zagadnienia.Co siê sta³o z kryzysem numer jeden - z faktem, ¿e nasze równanie opisuj¹ceoddzia³ywanie s³abe nie dzia³a przy wysokich energiach.Nasz eksperyment z 1961roku pozwoli³ wykazaæ, ¿e czêstoœæ zderzeñ rzeczywiœcie wzrasta wraz zewzrostem energii.W latach osiemdziesi¹tych wy¿ej wspomniane laboratoria - przyu¿yciu intensywniejszych wi¹zek o wiêkszych energiach i detektorów wa¿¹cychsetki ton - rejestrowa³y miliony zderzeñ, w których uczestniczy³y neutrina.(Rejestrowano po kilka zdarzeñ na minutê, co stanowi wyraŸn¹ poprawê wporównaniu z naszym jednym zdarzeniem na tydzieñ).Mimo to wysokoenergetycznykryzys oddzia³ywania s³abego nie zosta³ rozwi¹zany, co najwy¿ej - rozjaœniony.Liczba zderzeñ neutrin przy wy¿szych energiach rzeczywiœcie siê zwiêksza³a,zgodnie z przewidywaniem niskoenergetycznej teorii.Jednak lêk przed tym, ¿eczêstoœæ zderzeñ sta³aby siê zbyt du¿a, zosta³ z³agodzony dziêki odkryciucz¹stki W± w 1982 roku.Cz¹stka ta ujawni³a nowe procesy, które doprowadzi³y domodyfikacji teorii i do tego, ¿e zaczê³a siê ona zachowywaæ w sposób niecobardziej wywa¿ony.Dziêki temu za¿egnano na pewien czas kryzys, do któregojeszcze powrócimy.Brazylijskie zad³u¿enie, krótkie spódniczki i vice versaTrzeci¹ konsekwencj¹ eksperymentu by³o przyznanie Schwartzowi, Steinbergerowi iLedermanowi Nagrody Nobla w dziedzinie fizyki.Jednak sta³o siê to dopiero wroku 1988 - 27 lat po doœwiadczeniu.Kiedyœ s³ysza³em wywiad przeprowadzony zma³ym synkiem laureata:„Czy chcia³byœ dostaæ Nagrodê Nobla, tak jak twój tatuœ? Nie - odpowiedzia³m³ody cz³owiek.Dlaczego? Chcê j¹ dostaæ sam”.Nagroda.Ciœnie mi siê na usta kilka uwag.Dla wiêkszoœci uczonych pracuj¹cychw dziedzinie fizyki Nobel to wspania³e wyró¿nienie.Byæ mo¿e ze wzglêdu naœwietnoœæ poprzednich laureatów, do których nale¿¹, pocz¹wszy od Roentgena(1901): Rutherford, Einstein, Bohr, Heisenberg.Fakt przyznania nagrodydodaje uczonemu swego rodzaju splendoru.Jeœli nawet chodzi o twojegonajlepszego kolegê, z którym razem siusia³eœ w lesie, to fakt przyznania munagrody zmienia go w jakiœ sposób w twoich oczach.Wiem, ¿e w ró¿nych okresach by³em nominowany
[ Pobierz całość w formacie PDF ]