Fyzika voňavá a půvabná

Ivan Verner  |  Věda

Doba, kdy si fyzikusové i studentíci vystačili při popisu atomů s protony, neutrony a elektrony, je dávno pryč. Elementární částice se zatím vždy ukázaly jako neelementární, protože se skládaly z ještě elementárnějších. Hon na ně se pořádá hned v několika laboratořích světa, které disponují velkými urychlovači částic.

Celý experiment se tak trochu podobá situaci, kdy dva lovci s brokovnicí stojí na opačných stranách pole a jeden se snaží svými broky zasáhnout broky z výstřelu toho druhého. Co tedy objevíme, vezmeme- li nějaký ten atom (pojmenovaný pohříchu řeckým výrazem atomos, tedy nedělitelný) na pomyslný pitevní stůl? Je tu hmota a zároveň základní interakce, které můžeme pracovně nazvat silami. Hmota ani síly se nezjeví jen tak samy do sebe – v případě sil to může být i překvapující.

V intencích současné fyziky známe čtyři síly (interakce), které nazýváme gravitační, elektromagnetická, silná (pro potlačení nudné šedi teorie se jí také říká barevná) a slabá. Když se podíváme na takzvaný standardní model atomu (v něm pomíjíme gravitaci i sjednocující teorie), pak se o síly v něm působící starají částice interakcí – bosony – a částice hmoty – fermiony. Liší se číselnou hodnotou spinu, což je termín, jenž můžeme pro naši potřebu nahradit pojmem vnitřní moment hybnosti.

Bosony mají spin celočíselný, fermiony poločíselný. Fermiony se dělí na dvě skupiny částic – kvarky a leptony – vždy po dvou ve třech takzvaných rodinách. I tady se s pojmenováním jinak strozí fyzici vyřádili. Hodnotí je podle takzvané vůně. U první rodiny kvarků si vystačili jen s označením horní a dolní, v druhé už jsou vůně podivné a půvabné, ve třetí pak dokonce krásné a pravdivé. Každý pár kvarků doplňuje pár leptonů.

První rodinu dotvářejí elektron a elektronové neutrino, druhou mion a mionové neutrino, třetí pak tauon a tauonové neutrino. Budeme-li se pohybovat ve světě antihmoty, pak stačí před každý název přidat předponu anti-. Částice interakcí jsou neméně významné – přenášejí totiž fyzikální veličiny, jako je hybnost a energie, což umožňuje vznik, přeměnu i rozpad systému částic hmoty. U síly (interakce) elektromagnetické to zprostředkuje foton.

Interakce silná či také barevná používá hned tři náboje, červený, modrý a zelený (v antisvětě pak antičervený atd.), které nese osm gluonů. Stejně jako u elektromagnetické síly existuje tendence vytvářet kombinací kladného a záporného náboje neutrální shluky, také zde se náboje kombinují, a vytvářejí tak neutrální, tedy nebarevné, bílé objekty. Slabá interakce je kupodivu slabá a nemůže vytvořit systém částic. Starají se o ni dva nabité bosony (W+ a W-) a jeden neutrální (Z).

Všechny tyhle drobky hmoty jsou potvrzeny experimenty, do skládačky však ještě chybí jeden boson pojmenovaný Higgsův. Jeho potvrzení by pomohlo například vysvětlit rozdíl v hmotnosti mezi fotonem (prakticky nula) a „těžkými“ bosony W a Z. O bosonu, jenž má na starosti gravitaci, se ve slušné společnosti fyziků moc nemluví. Má sice název, graviton, ale nikdo zatím neví, jak ho vlastně hledat. Nyní nastává moment, který připomíná známou sentenci „Solnohrad je hlavní město Solnohrad“. Máme totiž složené částice, kterým fyzici říkají hadrony.

Leptony totiž mohou existovat samy o sobě, kvarky se však musí spojovat. Jsou dvojího druhu – mezony složené z kvarku a antikvarku s celočíselným spinem a baryony s poločíselným spinem ze tří kvarků. Takže podle spinu jsou (teď to přijde) mezony bosony a baryony fermiony. Hadronů je velké množství, jen těch obsahujících podivný kvark (nazývají se hyperony) je zatím známo na celý telefonní seznam. Ostatně podle přítomnosti různých kvarků v hadronech se u nich hodnotí třeba podivnost, ale i půvab, pravda a krása.

Vše ještě zdvojnásobme antičásticemi a částicemi hypotetickými. Množství částic se však – stejně jako husité nepřátel – nelekejme a na množství nehleďme. Můžeme na ně s klidem i zapomenout. Blíží se totiž všeobjímající teorie strun…

Zdroj: MF Plus

Nejčtenější