Camp magneticCând oamenii de ştiinţă vorbesc celorlalţi despre fizica particulelor, ei discută despre cele mai mici cărămizi ale materiei: ceea ce obţii când divizezi celulele şi moleculele în bucăţi din ce în ce mai mici, până când nu le mai poţi divide deloc.

 

 

 

 

Acesta este un fel de a privi lucrurile. Dar lucrurile nu stau chiar aşa, spune Sean Carroll, fizician teoretician la Caltech, într-o expunere la Fermilab. Şi dacă fizicienii chiar vor ca ceilalţi oameni să aprecieze descoperirea bosonului Higgs, spune el, este timpul să le spunem şi restul poveştii.

"Pentru a înţelege ceea ce se petrece, trebuie de fapt să renunţaţi puţin la noţiunea de particule", a spus Carroll la o conferinţă din iunie. "În loc de asta, trebuie să gândiţi în termeni de câmp."

Sunteţi deja familiarizaţi cu câteva câmpuri. Când apropiaţi doi magneţi, puteţi simţi fie atracţia, fie respingerea lor, chiar înainte ca ei să se atingă - o interacţiune între două câmpuri magnetice. De asemenea, ştiţi că atunci când săriţi în aer veţi reveni jos. Asta deoarece trăiţi în câmpul gravitaţional al Pământului.

Faptul extraordinar semnalat de Carroll, cel puţin pentru mulţi dintre cei neangajaţi pe tărâmul ştiinţei, este următorul: fiecare particulă este de fapt un câmp. Universul este plin de câmpuri şi ceea ce noi gândim ca particule sunt de fapt stări excitate ale acelor câmpuri, ca şi valurile în ocean. Un electron, de exemplu, este numai excitaţia unui câmp electronic.

Aceasta poate să pară contraintuitiv, dar văzând lumea în termeni de câmpuri de fapt ajută ca unele aspecte confuze din fizica particulelor să capete sens.


Când, de exemplu, un material radioactiv se dezintegrează, noi ne gândim că el expulzează diferite tipuri de particule. Neutronii se dezintegrează în protoni, electroni şi neutrini. Acei protoni, electroni şi neutrini nu se ascund în interiorul neutronului aşteptând să iasă afară de acolo. Şi cu toate astea, ei apar atunci când neutronii se dezintegrează.

Dacă gândim în termeni de câmpuri, această bruscă apariţie a unor noi tipuri de particule începe să aibă mai mult sens. Energia şi excitaţia unui câmp se transferă altora în timp ce vibrează unul către celălalt, făcând să pară că noi tipuri de particule apar.

Gândirea în termeni de câmpuri furnizează o imagine mai clară despre cum oamenii de ştiinţă pot să producă particule masive ca bosonul Higgs în Large Hadron Collider (Marele Accelerator de Hadroni). LHC ciocneşte mănunchiuri de protoni de energie înaltă unul de celălalt şi cercetătorii studiază acele ciocniri.

"Este o analogie care se foloseşte deseori aici", spune Carroll, "că a face exeperimente în domeniul fizicii particulelor este ca şi cum ai ciocni două ceasuri şi să încerci apoi să-ţi dai seama cum funcţionează ceasurile urmărind toate piesele ce se împrăştie".

"Această analogie este greşită din mai multe motive", spune el. "Primul este că ceea ce rezultă când ciocneşti două particule nu este ceea ce este în interiorul particulelor iniţiale... este ca şi cum ciocneşti două ceasuri Timex şi apare un Rolex.".

Ceea ce se întâmplă cu adevărat în ciocnirile LHC este că cele mai excitate dintre stările excitate ale unui câmp - protonii de energie înaltă - vibrează împreună şi transferă energia lor câmpurilor adiacente, formând noi excitaţii pe care noi le vedem ca pe noi particule - ca de exemplu bosonii Higgs.

Gândirea în termeni de câmpuri poate să explice mai bine şi cum lucrează bosonii Higgs. Bosonii înşişi nu dau masă celorlalte particule, prin, să zicem, lipirea în grămezi pe acestea. În loc de asta, câmpul Higgs interacţionează cu alte câmpuri, dându-le lor - şi prin extensie, particulelor lor - masă.

Bosonul Higgs poate fi răsfăţatul media, spune Carroll, dar adevărata vedetă este câmpul Higgs. El este motivul pentru care Universul arată aşa cum arată.

Discursul complet al lui Carroll şi sesiunea de întrebări şi răspunsuri ce au urmat pot fi vizionate pe canalul YouTube al Fermilab:

 



Traducere de Marian Stănică după real-talk-everything-is-made-of-fields, cu acordul editorului.