23.10.2018
PL EN
23.07.2018 aktualizacja 24.07.2018
Ludwika Tomala
Ludwika Tomala

#Zapytajnaukowca: Co jest drobniejsze od kwarka?

Fot. Fotolia Fot. Fotolia

Możemy próbować rozbić kwark na części składowe, ale na razie nie jesteśmy w stanie wyprodukować energii tak dużych, by to zrobić. Nie wiemy więc jeszcze, czy kwarki w ogóle mają jakieś części składowe - mówi w rozmowie z PAP fizyk cząstek prof. Grzegorz Wrochna.

Podczas Pikniku Naukowego nasi goście mogli przekazywać naukowcom pytania. Część z tych pytań zadajemy teraz badaczom.

Z pytaniem "Co jest drobniejsze od kwarka?" zwróciliśmy się do fizyka cząstek elementarnych prof. Grzegorza Wrochny z Narodowego Centrum Badań Jądrowych w Świerku.

"Od kwarka mógłby być drobniejszy kawałek kwarka" - żartuje prof. Grzegorz Wrochna. Ale zaraz dodaje: "Nie mamy teorii, która przewidywałaby, że istnieją jakieś składniki kwarków. Nie było potrzeby, aby taką teorię stworzyć, bo dotąd żadne zjawiska fizyczne nie sugerują istnienia takich elementów" - mówi fizyk.

Jak zwraca uwagę prof. Wrochna, kwark nie może istnieć pojedynczo. "One natychmiast muszą się połączyć z innymi kwarkami albo z antykwarkiem" - zwraca uwagę.

Wylicza, że kwarki są kawałkami protonu lub neutronu. Z kolei neutron i proton to składniki jądra atomowego. Jądro zaś jest składnikiem atomów, które są składnikami np. cząsteczek chemicznych... "W górę już tę hierarchię znamy. A w dół, zaczynając od kwarka, jest ciężej" - przyznaje.

"Dotąd nie udało się wyprodukować energii wystarczających do tego, by można było zajrzeć do wnętrza kwarku albo go rozbić" - mówi naukowiec.

Nawet największy na świecie akcelerator, czyli przyspieszacz cząstek, Wielki Zderzacz Hadronów (LHC) pod Genewą nie jest w stanie rozbić kwarka. W tunelu LHC cząstki rozpędzone w tunelu o obwodzie 27 km do prędkości bliskich prędkości światła zderzają się ze sobą, a podczas zderzeń tych uwalniana jest wielka energia (13,5 TeV). To jednak energia, przy której rozbicia żadnego kwarku nie udało się dotąd zaobserwować. "Są plany, by budować akceleratory jeszcze większe, o obwodzie 100 km, ale czy energia tam produkowana wystarczy, by rozbić kwarki - nie wiadomo" - dodaje Wrochna.

Jak opowiada, trudno nawet powiedzieć, jak silnie składniki kwarka mogłyby być związane. "Ponieważ tego nie wiemy, możemy tylko produkować większe energie w nadziei, że coś zobaczymy" - mówi.

Ale może wcale nie trzeba rozbijać kwarka, a cząstek drobniejszych poszukać wśród cząstek już nam znanych? Może np. od kwarków drobniejsze są elektrony czy neutrina? Prof. Wrochna odpowiada, że to nie takie proste. "Mechanika kwantowa nie pozwala nam dokładnie określić, że dana cząstka znajduje się w takim a takim miejscu i ma taki a taki pęd. Jest pewna nieoznaczoność, która nie wynika z niedokładności naszych urządzeń, tylko wynika z samej teorii" - mówi.

I stąd - jak kontynuuje fizyk - nie bardzo jest sens mówić o rozmiarach cząstek elementarnych. "Dopóki nie zobaczymy, że jakiś obiekt ma składniki, mówimy o nim jak o obiekcie punktowym. A punkt nie ma rozmiarów. I tak na razie musimy mówić o elektronie czy o kwarku" - tłumaczy.

Dzięki temu jednak, że odkryto kwarki, możemy stwierdzić, jak jest rozmiar protonu. Otóż średnica protonu to ok. tyle, co milimetr podzielony na tysiąc miliardów części (10^-15m).

Fizycy nie mogą na razie porównać, czy większy jest kwark, bozon Higgsa czy elektron. Ale mogą porównać ich masy. I tak np. neutrino elektronowe ma masę poniżej 22 keV/c2, elektron 0,51 MeV/c2, kwark górny 2,3 MeV/c2, a bozon Higgsa ok. 126 GeV/c2. "Można więc powiedzieć, że elektron jest lżejszy od kwarka. Ale nie można powiedzieć, że jest mniejszy od kwarka" - podsumowuje prof. Wrochna.

PAP - Nauka w Polsce, Ludwika Tomala

lt/ ekr/

Copyright © Fundacja PAP 2018