Jerzy Michał Pawlak: Supersymetria21 min czytania

02.08.2012 67

2012-08-02. To nie jest tekst lekki, łatwy i przyjemny. Do zrozumienia go trzeba po pierwsze trochę wysiłku umysłowego, po drugie zaś – znajomości rudymentów współczesnej fizyki. Wprawdzie teoretycznie ma je każdy absolwent szkoły średniej, ale… spuśćmy na to zasłonę miłosierdzia. Krótko mówiąc: artykuł dla ciekawych świata, ambitnych, wykształconych i inteligentnych. Czyli – akurat dla Czytelników Studia Opinii

Redakcja

Kilka tygodni temu świat obiegła wiadomość o odkryciu bozonu Higgsa – ostatniego brakującego fragmentu Modelu Standardowego, stworzonej 40 lat temu teorii cząstek elementarnych i ich oddziaływań. Można by rzec – kolejny wielki sukces, Model Standardowy sprawdza się w każdym doświadczeniu, mamy teorię poprawnie opisującą nasz świat.

Ale mimo tych sukcesów Model Standardowy okazuje się stać na bardzo kruchych podstawach matematycznych. Większość fizyków oczekuje z tego powodu rychłego odkrycia „nowej fizyki” – czegoś, co wskaże nam drogę szerszej teorii, obejmującej Model Standardowy, ale pozbawionej jego problemów. Supersymetria jest najpopularniejszym obecnie kandydatem na taką szerszą teorię. Dlatego chciałbym w tym artykule przedstawić pokrótce problemy z Modelem Standardowym, jego rozwiązanie oferowane przez supersymetrię, niektóre konsekwencje supersymetrii i perspektywy ich obserwacji.

Problem

Źródłem problemów matematycznych Modelu Standardowego jest zasada nieoznaczoności Heisenberga – jedno z najbardziej fundamentalnych praw mechaniki kwantowej. Mówi ona, że pewnych pomiarów nie da się wykonać nieskończenie dokładnie, nie możemy na przykład jednocześnie zmierzyć z dowolną dokładnością pędu i położenia cząstki, podobnie nie możemy jednocześnie dokładnie zmierzyć jej energii i czasu. Energia cząstki istniejącej tylko przez krótki czas nie jest jednoznacznie określona, i ta niedokładność jest tym większa, im krótszy czas życia cząstki. Przy dostatecznie krótkich czasach życia dokładność pomiaru energii może być tak słaba, że nie będziemy w stanie odróżnić jej od zera. Nie da się więc żadnym pomiarem odróżnić stanu z bardzo krótko istniejącą cząstką od stanu próżni. Natura nie zabrania więc istnienia cząstek nawet w stanie o zerowej energii (w próżni), o ile tylko ich czas życia będzie na tyle krótki, że nie da się żadnym pomiarem stwierdzić naruszenia zasady zachowania energii.

Takie cząstki, pojawiające się w próżni i natychmiast znikające, fizycy nazywają cząstkami wirtualnymi. Nie można takiej cząstki zaobserwować bezpośrednio. zabrania tego zasada nieoznaczoności. Można jednak obserwować, i obserwuje się, pewne pośrednie efekty istnienia takich cząstek. Na przykład tzw. zjawisko Casimira: słabe przyciąganie pomiędzy zawieszonymi blisko siebie w próżni, obojętnymi elektrycznie metalowymi płytami, jest konsekwencją istnienia wypełniającego próżnię „morza” cząstek wirtualnych.

W kwantowej teorii pola istnienie cząstek wirtualnych ma konsekwencje dla własności rzeczywistych, fizycznych cząstek. Rzeczywista cząstka w próżni oddziałuje z otaczającym ją morzem cząstek wirtualnych i oddziaływanie to zmienia nieco jej właściwości, takie jak masa czy ładunek elektryczny. Teoria zawiera przepis jak możemy wyliczyć „poprawki” do mas cząstek, czyli wyliczyć ich „prawdziwe” masy znając zmierzone masy spoczynkowe, ale tu właśnie pojawia się problem. Chcąc wyliczyć je całkowicie dokładnie, powinniśmy w obliczeniach zejść do najmniejszych, bliskich zeru odległości i czasów (mówiąc naukowo, powinniśmy wykonać przejście graniczne do zera). Oznacza to konieczność uwzględnienia w obliczeniach cząstek wirtualnych o bardzo dużych energiach – równania jednak „eksplodują” wtedy i dają w odpowiedzi nieskończone poprawki. Standardowo fizycy radzą sobie z tym wykonując obliczenia do pewnej, arbitralnie ustalonej, maksymalnej energii cząstek wirtualnych. Można udowodnić (i udowodnienie tego faktu zostało swego czasu uhonorowane Nagrodą Nobla), że jeżeli robi się to konsekwentnie, to wyniki obliczeń dla rzeczywistych cząstek i procesów dostaniemy poprawne, z pewnym niewielkim błędem. Dwaj fizycy wykonujący obliczenia dla różnych wartości „odcięcia” dostaną wprawdzie różne poprawki do mas i ładunków cząstek, ale prawie te same wyniki dla mierzalnych wielkości fizycznych.

Wyjątkiem od tej reguły okazuje się być jednak masa bozonu Higgsa: poprawki do tej masy rosną z odcięciem energetycznym obliczeń tak szybko, że są „nie do opanowania”. Model Standardowy, która tak udanie przewidział istnienie bozonu Higgsa, ma jednocześnie ogromne problemy z wyjaśnieniem, dlaczego jego obserwowana masa nie jest miliardy razy większa. Większość fizyków odbiera to jako oznakę niekompletności Modelu Standardowego i konieczności poszukiwania ogólniejszej teorii.

Fermiony i bozony

Aby zrozumieć na czym polega supersymetria i w jaki sposób może ona usunąć nieskończone poprawki z Modelu Standardowego, potrzebna jest pewna wiedza o własnościach cząstek elementarnych. Jedną z własności cząstek jest ich wewnętrzny moment pędu – wielkość w klasycznej mechanice związana z ruchem obrotowym ciała. Moment pędu w mechanice zależy od masy ciała, jego kształtu i prędkości wirowania: im większa masa, im bardziej oddalona od osi obrotu i im większa prędkość obrotowa, tym większy moment pędu. W wypadku punktowych cząstek elementarnych trudno mówić o jakimś rzeczywistym ruchu obrotowym jako źródle ich własnego momentu pędu – niemniej jednak eksperyment pokazuje, że cząstki taki moment pędu mają. Ten własny, specyficzny dla każdego typu cząstki moment pędu nazywamy spinem.

Podstawowe zasady mechaniki kwantowej mówią nam, że moment pędu obiektów mikroświata nie może przyjmować dowolnych wartości. Spin cząstki, mierzony w jednostkach stałej Plancka, musi wyrażać się albo liczbą całkowitą (0, 1, 2…), albo „połówkową” (1/2, 3/2, 5/2…). Cząstki o całkowitym spinie nazywamy bozonami, te o połówkowym – fermionami. Cząstki obydwu klas różnią się zasadniczo swym zachowaniem wobec innych identycznych cząstek: bozony „lubią się” wzajemnie, obecność bozonu w pewnym stanie powoduje, że inne chętniej, z większym prawdopodobieństwem, spróbują zająć ten sam stan. Odwrotnie jest z fermionami: dwa takie same fermiony z zasady nie mogą znajdować się w tym samym stanie.

Także przy liczeniu poprawek do masy i ładunku cząstki swobodnej, pochodzących od cząstek wirtualnych, wirtualne bozony i fermiony zachowują się dokładnie odwrotnie. Metoda liczenia poprawek dla obydwu rodzajów cząstek jest dokładnie taka sama, za wyjątkiem znaku. Poprawki od fermionów mają znak przeciwny do znaku poprawek od bozonów. Hipoteza supersymetrii wykorzystuje właśnie tę różnicę do pozbycia się problemu nieskończonych poprawek.

Hipoteza supersymetrii

Załóżmy, że każda istniejąca cząstka elementarna ma swojego „bliźniaka”: cząstkę o dokładnie takich samych własnościach (masa, ładunek, oddziaływania) z wyjątkiem jednej: „bliźniak” różni się od niej spinem, o dokładnie ½ stałej Plancka. Czyli bliźniak bozonu będzie fermionem, a bliźniak fermionu – bozonem. W świecie, w którym istniałaby taka symetria pomiędzy cząstkami obydwu typów, nie musielibyśmy się w ogóle troszczyć o liczenie poprawek do masy i ładunku cząstki. Dla każdej bowiem poprawki wynikającej z istnienia wirtualnego bozonu, pojawi nam się w obliczeniach poprawka od jego bliźniaka – fermionu, identyczna co do wielkości, ale o przeciwnym znaku. Obie te poprawki skasują się więc wzajemnie, niezależnie od tego, jakie odcięcie przyjmiemy w obliczeniach, czyli do jak małych odległości (lub do jak dużych energii cząstek wirtualnych) schodzimy.

W świecie wyposażonym w taką symetrię (nazwaną przez fizyków supersymetrią) życie fizyka-teoretyka byłoby więc dużo prostsze. Łatwo jednak zauważyć, że świat, w którym żyjemy, nie wydaje się posiadać takiej symetrii. Znamy bowiem 13 fundamentalnych (nie złożonych z innych cząstek) bozonów:

foton,
trzy ciężkie bozony pośredniczące oddziaływań słabych: W⁺, W^– i Z⁰,
osiem gluonów, cząstek przenoszących oddziaływania pomiędzy kwarkami,
(prawdopodobny) bozon Higgsa.

Fermionów znamy natomiast 24:

trzy neutrina,
trzy leptony naładowane (elektron, muon, taon)
18 kwarków w sześciu typach (u, d, s, c, b, t) każdy z nich występujący w trzech odmianach, różniących się ładunkiem oddziaływania silnego, tzw. ładunkiem koloru.

Widać, że już nawet liczby cząstek obydwu rodzajów się nie zgadzają. Także ich własności nie pozwalają na utworzenie par „bliźniaków”. Jeżeli więc supersymetria ma opisywać rzeczywisty świat, to musimy jakoś wyjaśnić dlaczego nie widzimy tych wszystkich dodatkowych cząstek. Jedynym nasuwającym się wyjaśnieniem jest, że są one bardzo masywne i dlatego dotychczas nie udało nam się w żadnym eksperymencie ich wyprodukować i zaobserwować.

Oznacza to jednak, że supersymetria, o ile istnieje, nie jest symetrią ścisłą – gdyby była ścisła, to masy „bliźniaków” (fizycy nazywają te cząstki supersymetrycznymi partnerami, i tę terminologię będę stosował w dalszym ciągu artykułu) musiałyby być równe masom znanych cząstek. Naruszenie, inaczej złamanie supersymetrii pozwala nadać cząstkom supersymetrycznym dużą masę nie zmieniając innych ich własności i, przede wszystkim, nie psując własności kasowania się w obliczeniach poprawek od cząstek wirtualnych przy wysokich energiach tych cząstek. W świecie ze złamaną supersymetrią fizycy muszą wprawdzie nadal wyliczać te poprawki chcąc dokładnie policzyć prawdopodobieństwa zajścia różnych procesów, ale mają wreszcie naturalne „odcięcie”, energię przy której supersymetria staje się symetrią dokładną i powyżej której nie trzeba już uwzględniać poprawek od cząstek wirtualnych.

Jeżeli po przeczytaniu powyższego akapitu cała ta hipoteza supersymetrii wyda się czytelnikowi mocno podejrzana, to muszę przyznać mu rację. Przedstawiona w takim uproszczeniu wygląda istotnie na nieco „naciąganą” teorię: wymyśliliśmy jakąś dziwną symetrię a potem, ponieważ w naturze jej nie widać, to stwierdzamy arbitralnie, że ona w takim razie jest, tylko nie taka zupełnie symetryczna. Na obronę supersymetrii należy powiedzieć, że procedura jej łamania daje się elegancko sformalizować matematycznie i co więcej, gdyby supersymetria była symetrią ścisłą, to właśnie to byłoby podejrzane i wymagało wyjaśnienia, dlaczego pewne człony równań (te łamiące supersymetrię) akurat się zerują. Poza tym procedura ta nie jest nowym wynalazkiem – Model Standardowy również postuluje istnienie pewnej symetrii (pomiędzy oddziaływaniami słabymi i elektromagnetycznymi), która jest symetrią ścisłą przy wysokich energiach, ale przy niskich jest łamana. To złamanie nadaje masy niektórym cząstkom i powoduje, że oddziaływanie słabe przy niskich energiach jest dużo słabsze od elektromagnetycznego. A Model Standardowy, jak wiemy, doskonale sprawdza się w doświadczeniach. Wreszcie skala łamania supersymetrii nie jest w praktyce arbitralna: jeżeli chcemy, by istotnie naprawiała ona różne problemy Modelu Standardowego bez wprowadzania własnych, masy supersymetrycznych partnerów nie mogą być zbyt wysokie, powinny być rzędu TeV (1 TeV to nieco ponad tysiąc mas protonu). Jest to przewidywanie, które wkrótce już będzie mogło być sprawdzone doświadczalnie.

Minimalny Model Supersymetryczny

Samo zapostulowanie symetrii pomiędzy fermionami i bozonami okazuje się niewystarczające, by jednoznacznie określić matematyczną strukturę teorii. Istnieje wiele możliwych teorii supersymetrycznych, różniących się liczbą i rodzajami postulowanych nowych cząstek, oddziaływaniami pomiędzy nimi, czy mechanizmem łamania supersymetrii.

W sytuacjach, gdy mamy do wyboru wiele teorii i wszystkie zgodne są doświadczeniem, fizycy najczęściej kierują się zasadą brzytwy Ockhama: preferują tę teorię, która jest najprostsza i wprowadza najmniej dodatkowych bytów. Nie inaczej jest w wypadku supersymetrii – teoria, która zawiera w sobie Model Standardowy, a jednocześnie postuluje najmniej nowych cząstek i oddziaływań, nosi nazwę Minimalny Model Supersymetryczny (często używany jest skrót MSSM) i jest dla fizyków czymś w rodzaju punktu odniesienia przy badaniu supersymetrii. Eksperymentatorzy, poszukując supersymetrii, kierują się przede wszystkim przewidywaniami MSSM, teoretycy badają jego właściwości, a jeżeli z jakichś przyczyn zajmują się bardziej złożonymi teoriami supersymetrycznymi, to często porównują przewidywania tych bardziej złożonych modeli z przewidywaniami MSSM.

Ważnym obowiązkiem fizyka proponującego nową teorię jest sprawdzenie, czy nie jest ona sprzeczna ze znanymi faktami doświadczalnymi. W wypadku MSSM takie sprawdzenie prowadzi do konieczności pewnego uzupełnienia go. Jeżeli bowiem dopuścimy wszystkie teoretycznie możliwe sposoby oddziaływań pomiędzy cząstkami supersymetrycznymi a zwykłymi, to możliwy byłby proces, w którym dwa kwarki (na przykład będące składnikami tego samego protonu) wymienią cząstkę supersymetryczną i zmienią się w antykwark i lepton. A to oznacza, że proton, którego składnikami były początkowe kwarki, rozpadnie się nam nagle na lepton i mezon (kombinację powstałego antykwarka z trzecim kwarkiem z oryginalnego protonu). Jeżeli tylko wymieniana pomiędzy kwarkami cząstka ma odpowiednie wartości ładunku elektrycznego, ładunku koloru i spinu (supersymetryczny partner kwarka spełnia te wymagania) to żadne z fundamentalnych zasad zachowania tego nie zabraniają. Można policzyć prawdopodobieństwo takiego procesu, zależy ono wprawdzie od nieznanej masy wymienianej cząstki, ale nawet włożenie do równań największej dopuszczalnej przez MSSM masy prowadzi do wniosku, że średni czas życia protonu powinien być krótszy niż sekunda! Taki wniosek jest ewidentnie sprzeczny z doświadczeniem: według obecnego stanu wiedzy proton, jeżeli nawet się rozpada, to ze średnim czasem życia dłuższym niż 2×10²⁹ lat.

Minimalny Model Supersymetryczny radzi sobie z tym problemem wprowadzając dodatkową zasadę zachowania – tak zwaną zasadę zachowania parzystości R. Najprościej mówiąc wymaga ona, by cząstki supersymetryczne (supersymetryczni partnerzy cząstek obecnie znanych) produkowały się i anihilowały zawsze parami. Jeżeli w stanie początkowym przed jakąś reakcją mamy parzystą liczbę cząstek supersymetrycznych, to w stanie końcowym musi one też być parzysta. Jeżeli na początku była ich nieparzysta liczba, to na końcu też musi być nieparzysta. Dotyczy to wszelkich procesów, także tych z udziałem cząstek wirtualnych. W ten sposób niemożliwe staje się, by kwark w protonie wyprodukował wirtualnego supersymetrycznego partnera nie zamieniając się przy tym samemu w cząstkę supersymetryczną. Szybki rozpad protonu jest dzięki temu zabroniony. Wspominamy o tej zasadzie, ponieważ ma ona doniosłe konsekwencje dla poszukiwań cząstek supersymetrycznych i dla budowy supersymetrycznego świata.

Świat według supersymetrii

Możemy już teraz podsumować obraz naszego świata według supersymetrii. Świat „zwykłych” cząstek niemal nie różni się w nim od Modelu Standardowego – nic dziwnego, tak właśnie konstruowaliśmy model, aby przy niskich energiach odtworzył znane nam cząstki i oddziaływania! Jedyna drobna różnica pomiędzy nimi występuje w sektorze cząstek Higgsa: Model Standardowy zadowala się w pełni jedną cząstką Higgsa (chociaż dopuszcza istnienie większej ich liczby). Minimalny Model Supersymetryczny wymaga, by cząstek Higgsa było pięć: trzy elektrycznie obojętne i dwie naładowane, o przeciwnych znakach ładunku. O masach tych cząstek MSSM może powiedzieć niewiele, ma właściwie jedno solidne przewidywanie: najlżejsza z neutralnych cząstek Higgsa nie powinna być cięższa, niż około 140 GeV. Warto w tym kontekście przypomnieć, że w LHC znaleziono kandydata na cząstkę Higgsa o masie około 125 GeV. Nie można tego oczywiście traktować jako dowodu na poprawność supersymetrii, ale gdyby w LHC znaleziono Higgsa o masie powyżej 150 GeV, to Minimalny Model Supersymetryczny byłby w poważnych tarapatach.

Przy wyższych energiach, pojawiają się supersymetryczni partnerzy znanych nam cząstek. Ich dokładnych mas MSSM nie jest w stanie przewidzieć, są to, podobnie jak masy cząstek w Modelu Standardowym, parametry wymagające doświadczalnego wyznaczenia. Wiadomo jednak, że rozpiętość mas supersymetrycznych partnerów nie będzie tak wysoka, jak rozpiętość mas cząstek Modelu Standardowego. W Modelu Standardowym kwark t jest ponad 300 tysięcy razy cięższy od elektronu – w świecie supersymetrycznych partnerów nie spodziewamy się więcej niż dziesięciokrotnej różnicy mas pomiędzy najlżejszą a najcięższą cząstką.

Przegląd supersymetrycznych partnerów rozpoczniemy od fermionów, które są partnerami bozonów z Modelu Standardowego. Ich nazwy tworzy się dodając końcówkę –ino do rdzenia nazwy bozonu Modelu Standardowego. Mamy więc fotino – partnera fotonu, osiem gluin od ośmiu gluonów, dwa naładowane wuina, zetino oraz partnerów cząstek Higgsa – higgsina. Z przyczyn, których wyjaśnienie wykracza poza ramy tego artykułu, higgsina są cztery, pomimo że w modelu jest pięć cząstek Higgsa. Dwa higgsina są elektrycznie obojętne, dwa pozostałe naładowane[i].

Nazwy supersymetrycznych partnerów fermionów modelu standardowego tworzy się dodając przedrostek s- do nazwy fermionu. Mamy więc s-elektrony, s-neutina czy s-kwarki (w języku angielskim ta ostatnia nazwa nie budzi takich skojarzeń jak w polskim). Wszystkie te cząstki mają spin 0, takie same, jak ich partnerzy, ładunki elektryczny i kolorowy i takie same oddziaływania słabe. Ponieważ, jak juz wcześniej wspomniano, każdy ze stanów polaryzacji fermionów modelu standardowego ma swojego osobnego partnera, mamy aż 45 partnerów: po dwa dla kwarków i naładowanych leptonów i po jednym dla neutrin, które w Modelu Standardowym nie mają prawoskrętnego stanu polaryzacji.

Oprócz supersymetrycznych partnerów w MSSM mogą jeszcze pojawiać się cząstki związane z łamaniem supersymetrii, podobnie jak w Modelu Standardowym pojawia się cząstka Higgsa związana z łamaniem symetrii elektrosłabej. Fizyczne istnienie takich cząstek i ich własności zależą od mechanizmu łamania supersymetrii i pewnych technicznych szczegółów teorii.

Supersymetryczni partnerzy są cząstkami nietrwałymi i na ogół szybko rozpadają się. Z jednym wyjątkiem: najlżejsza spośród cząstek supersymetrycznych jest trwała, nie może się samorzutnie rozpaść. Wynika to wprost z zasady zachowania parzystości R: w rozpadzie cząstki supersymetrycznej może powstać tylko nieparzysta liczba cząstek supersymetrycznych. Musi więc powstać co najmniej jedna. Ale z zasady zachowania energii wynika z kolei, że cząstka może się samorzutnie rozpaść tylko na cząstki lżejsze od siebie. Najlżejszy partner supersymetryczny nie ma się więc na co rozpadać i musi być trwały. Jest to bardzo szczęśliwa okoliczność, ponieważ daje nam szansę rozwiązania przy pomocy supersymetrii pewnego problemu astrofizyki.

Supersymetria a ciemna materia

Obserwacje ruchów gwiazd w galaktykach i galaktyk w gromadach pokazują, że galaktyki muszą być cięższe, niż suma mas materii „widocznej” w postaci gwiazd i obłoków gazu. Wygląda to jakby większość mas galaktyk była „ciemna”, nie dawała o sobie znać inaczej, niż tylko przez oddziaływanie grawitacyjne. Wniosek ten potwierdzają obserwacje zjawiska soczewkowania grawitacyjnego, czyli uginania światła odległych obiektów przez bliższe, leżące na linii obserwacji. Znając wielkość ugięcia możemy obliczyć masę uginającego światło obiektu. Także i te pomiary pokazują, że masy galaktyk są znacznie większe, niż masy widocznej w nich materii.

Sugestie istnienia tajemniczej ciemnej materii pojawiają się także podczas modelowania procesu tworzenia się pierwszych galaktyk we wczesnym wszechświecie. Najlepszą zgodność modeli z obserwowanym rozkładem galaktyk i ze zmierzonym rozkładem mikrofalowego promieniowania tła dostajemy jeżeli założymy, że obok znanej nam materii barionowej istnieją cząstki oddziaływujące ze zwykła materią wyłącznie lub prawie wyłącznie grawitacyjnie. Cząstki te muszą być ciężkie, by w momencie oddzielenia się materii od promieniowania i rozpoczęcia procesu formowania się pierwszych gwiazd i galaktyk poruszały się one stosunkowo powoli i, grupując się pod wpływem własnej grawitacji, tworzyły zalążki galaktyk i ich gromad.

Podsumowując: obserwacje astronomiczne preferują istnienie nowej formy materii – ciężkich i słabo oddziaływujących z materią barionową cząstek (czasem nazywanych WIMP od angielskiego Weakly Interacting Massive Particle). Całkowita masa tej ciemnej materii we wszechświecie pięciokrotnie przekracza masę widocznych cząstek.

Rozwiązaniem tego problemu może być właśnie supersymetria. Wystarczy, aby wspomnianą powyżej najlżejszą cząstką supersymetryczną była któraś z cząstek obojętnych elektrycznie i pozbawiona ładunku kolorowego. Taka cząstka jest ciężka, ale z materią może oddziaływać tylko za pośrednictwem oddziaływań słabych, zachowuje się więc podobnie jak neutrino: przenika przez materię praktycznie bez żadnych oddziaływań. Jest przy tym trwała, jedynym sposobem na jej „zniszczenie” jest anihilacja z antycząstką – to jednak, z powodu słabego oddziaływania, zdarza się niezwykle rzadko. Dzięki temu cząstki te, wytworzone krótko po Wielkim Wybuchu, bez problemu mogły dotrwać do obecnych czasów. Najlżejsza cząstka supersymetryczna jest więc idealnym wręcz kandydatem na ciemną materię.

Poszukiwania supersymetrii

Każda teoria w fizyce, nawet najelegantsza wymaga potwierdzenia doświadczalnego. Hipoteza supersymetrii i oparte o nią modele (w szczególności MSSM) istnieją od ponad 30 lat i wielokrotnie w tym czasie różne eksperymenty próbowały ją testować, przede wszystkim na drodze poszukiwania przewidywanych przez nie cząstek supersymetrycznych. Jak dotychczas wszystkie te poszukiwania dały wynik negatywny. Jednak przeszukany zakres mas tych cząstek jest na tyle niewielki, że nie daje to jeszcze podstaw do jej odrzucenia.

Poszukiwania supersymetrii możemy podzielić na bezpośrednie i pośrednie: pierwsze polegają na próbie wytworzenia i bezpośredniego zaobserwowania przewidywanych przez nią nowych cząstek. Wymaga to bardzo wysokich energii, czyli poszukiwania takie mogą być prowadzone tylko przy najpotężniejszych akceleratorach. Poszukiwania pośrednie polegają na próbach zaobserwowania subtelnych efektów w znanych oddziaływaniach, powodowanych przez obecność wirtualnych cząstek supersymetrycznych. Poszukiwania takie prowadzi się przy niskich energiach, stawiając na jak najwyższą dokładność pomiarów, w nadziei odkrycia odstępstw od przewidywań Modelu Standardowego. Wadą tej drugiej metody jest to, że obserwacja ewentualnych odstępstw nie będzie jednoznacznym dowodem na supersymetrię, można bowiem zazwyczaj znaleźć inne rozszerzenia Modelu Standardowego dające podobne przewidywania.

Bezpośrednie poszukiwanie cząstek supersymetrycznych jest trudne przede wszystkim dlatego, że mamy bardzo mało informacji o ich masach. Nie wiemy w związku z tym jak mogą się one rozpadać i jakie są ich czasy życia. Najczęściej rozpatrywanym eksperymentalnie scenariuszem jest ten, w którym w zderzeniu wysokoenergetycznych cząstek produkują się dwie cząstki supersymetryczne (ze względu na zachowanie parzystości R muszą one produkować się parami), następnie rozpadają się one szybko aż do najlżejszej cząstki supersymetrycznej, która, jako słabo oddziałująca, wymyka się detekcji. W rezultacie w detektorze widzimy produkty rozpadów i znaczne naruszenie bilansu energii i pędu – sygnał, że część energii została uniesiona przez cząstki niewidoczne dla detektora. Sprawdza się jednak eksperymentalnie również możliwości, że któraś z cząstek supersymetrycznych może żyć na tyle długo, by pozostawić ślad w detektorze, albo że najlżejsza cząstka supersymetryczna nie jest słabo oddziałująca, albo że parzystość R nie jest jednak zachowana. Możliwości jest bardzo wiele i właściwie jedyne, co po kilkudziesięciu latach eksperymentów możemy powiedzieć niemal z pewnością (ale też tylko niemal), to że nie ma cząstek supersymetrycznych o masach niższych niż około 100 GeV.

Bardzo ważna rola przypada w tym kontekście Wielkiemu Zderzaczowi Hadronów (LHC). Dzięki wysokim energiom wiązek eksperymenty przy nim są w stanie przeszukać dużo szerszy zakres mas, niż było to dotychczas możliwe. Już wstępne wyniki opublikowane na podstawie danych zebranych w 2011 roku, przy niższych od docelowych energiach wiązek, pozwoliły ustalić dolne ograniczenia na masy niektórych supersymetrycznych partnerów na poziomie 1 TeV. Poszukiwanie supersymetrii jest traktowane przez fizyków pracujących przy LHC jako jedno z najbardziej priorytetowych zdań. Dlatego możemy zapewne oczekiwać, że supersymetria w niedługim czasie zagości w tytułach doniesień prasowych. Czy będą one brzmiały „odkryto supersymetrię” czy „teoria supersymetrii nie sprawdza się” – na to pytanie społeczność fizyków niecierpliwie wyczekuje odpowiedzi.

Jerzy Michał Pawlak

Bibliografia

Gordon Kane, Supersymetria Prószyński i S-ka 2006 (tytuł oryginału: Supersymmetry wyd. 2000) – popularno-naukowa książka autorstwa jednego z twórców teorii supersymetrii. Bardzo dobrze napisana i warta polecenia, chociaż niektóre informacje w niej są już nieaktualne (na przykład wiemy już, że w Fermilabie nie znaleziono cząstek supersymetrycznych).
Stephen P. Martin A SupersymmetryPrimer. preprint hep-ph/9709356 1997 (aktualizacja 2011) – mocno techniczna praca, wprowadzenie do supersymetrii dla osób, które miały wcześniej styczność z kwantową teorią pola i Modelem Standardowym.

[i] Jak zwykle, rzeczywistość jest nieco bardziej skomplikowana. Pomiedzy fotinami, zetinami i neutralnymi higgsinami może występować kwantowomechaniczny efekt mieszania, cząstki o określonej masie nie są wówczas czystymi partnerami bozonów, lecz mieszaninami. Dlatego obojętne elektrycznie fizyczne cząstki nazywane są neutralinami. Podobnie wuina i naładowane higgsina mogą się mieszać, odpowiednie fizyczne cząstki nazywane są wtedy charginami.

fizyka, Jerzy Michał Pawlak, nauka

67 komentarzy

hazelhard 02.08.2012

Superciekawe!!!

Oczywiście mam całe mnóstwo pytań, ale zacznę od jednego.

Wsadzając dwie płytki metalowe do próżni, już jej nie mamy. Czy, jak się wsadzi płytki wolframowe i płytki aluminiowe, efekt jest ten sam? To znaczy doświadczalnie. Jeżeli jest taki sam, to z jaką dokładnością?

JMP 02.08.2012

Czy efekt Casimira (bo o nim, rozumiem, mówimy) jest ten sam dla aluminium i wolframu nie wiem, w pierwszym przybliżeniu zapewne jest. Zależeć powinien od przewodnictwa elektrycznego (a dokładniej od tego, jak głęboko pole elektromagnetyczne wnika w materiał), a ono jest podobne w końcu. Może napiszę kiedyś arykuł o efekcie Casimira, bo to też jest arcyciekawe zjawisko i jedna z ważnych przyczyn dla których mamy kłopoty ze zbudowaniem funkcjonujących nanomaszyn, będących zmniejszonymi w skali kopiami zwykłych maszyn. Przy tak małych odległościach zjawisko Casimira produkuje znaczną, jak na nanoskalę, siłę, która powoduje „sklejanie się” metalowych elementów, które powinny pozostawać w niewielkiej odległości od siebie.

NB: zjawisko Casimira silnie zależy od kształtu zbliżanych powierzchni, i można podobno, odpowiednio je kształtując, zamienić nawet siłę przyciągającą w odpychającą.

Ceddrick 26.08.2012

„Absolutnie, z doświadczenia Millikana, nie wynika, że elertkon jest trafiany przez poruszający się niezależnie od innych punktowy kwant, promień światła, jak twierdził Einstein.Wynika tylko, że energia kinetyczna wylatujących elertkonf3w jest proporcjonalna do częstości padającego światła.”Od dawna forsuję przekonanie, iż wcale nie dochodzi (jako zasadniczej sytuacji) zderzenia kwantu światła z elertkonem! QM jest oparta przede wszystkim na dociekaniach matematycznych a ściślej na prawdopodobieństwach występowania zdarzeń w obrębie kompletnego atomu. Przecież to właśnie prawdopodobieństwo, wyklucza w dużym stopniu sytuację, iż kwant padającego światła powinien trafić w mały elertkon.Przypomnijmy , że proporcja jądra atomu do wielkości całego atomu jest wartością 99,95%. Więc w co powinien uderzać kwant światła z większym prawdopodobieństwem? W ogromne jądro, czy malutki rzucony gdzieś w przestrzeni poza tym jądrem elertkon??Następny „pewnik”, to (sumaryczna) energia kinetyczna opuszczających katodę elertkonf3w, jest proporcjonalna do częstotliwości padającego światła a nie jak przypuszczano wcześniej do jego natężenia!Napisałem sumaryczna energia, bo chodzi o natężenie wyrzucanej „porcji” elertkonf3w z katody!I cf3ż w tym dziwnego? Dam prosty, obrazowy z dnia codziennego – prozaiczny przykład.Niejednokrotnie zapewne oglądaliśmy psa wychodzącego z kąpieli i jego reakcję na pozbycie się kropel wody z jego futra? Czy częstotliwość drgań jego całego ciała, ma wpływ na ilość wyrzucanych z futra kropel wody??(analogia do wymuszonych drgań właśnie jądra, ktf3re staje się źrf3dłem drgań całego atomu, z jego sferą elertkonową)Czy naprawdę MY musimy wytykać palcem i pokazywać poprawną interpretację faktf3w doświadczalnych???A co na to NAUKA??Pozdrawiam ciepło

Walter Chełstowski 02.08.2012

Trudne 🙂 ale ważne:) Bo kiedyś ludzie naprawdę wierzyli że Zeus rzuca piorunami itd. itd. aż do dzisiejszej wiary w „Boga”. Spróbujmy wyobrazić sobie że np. tłumaczymy Janowi III Sobieskiemu do czego są dwie dziurki ( w kontakcie) w scianach, o telewizji czy komputerach dalej nie mówiąc 🙂 Czy jak Ludwikowi XIV póbujemy wytłumaczyć czym jest Internet:) A co będzie za następne …..ileś set lat? Jestem przekonany że nawet najśmielsze wyobrażenia , dziś opisywane przez Geniuszy s-f , będą tak naiwne jak dziś „20 000 mil podmorskiej żeglugi” Vern’a czy pierwszy film s-f „Podróż na Księżyc” Melies’a 🙂 A mu tu sobie , u nas w Kraju …. buczymy o Powstaniu czy kwestionujemy „in vitro”..itd. itd. Dalej tak….Polacy:) Wybaczcie że w tak poważnej sprawie piszę o rzeczach pozornie z nią nie zwiazanych. Lecz , dla mnie, związek jest.
Żona zawsze mi mówi że posługuje sie skrótami myślowymi.
I że tylko Ona je rozumie a dla „innych” mam je rozwijać i udokoumentowywać (fiszki, bilbiografia, cytaty z „wielkich” dla poparcia i podparcia itd.).
Ma rację.
Dlatego kończę 🙂
Hazelhard 02.08.2012

@ JMP

Nie bierz mnie za „upierdliwca”, ale fizyk ciała stałego tak ma…

Nie ma czegoś takiego, jak metal elektrycznie obojętny. Na powierzchni zawsze jest jakiś ładunek.

Nie ma czegoś takiego jak próżnia. Zawsze jest jakaś ilość cząstek w tej „próżni”.

Nie ma czegoś takiego, jak jednorodny metal. Są zawsze tam granice, na których są ładunki.

Nie ma czegoś takiego, jak idealnie gładka powierzchnia. Polerowanie z dokładnością poniżej mikrona na powierzchni metra kwadratowego wymaga zniszczenia powierzchni, na której niejednorodnie jest rozłożony ładunek.

Reasumując, inżynier materiałowy miałby wiele problemów w zaakceptowaniu wyników doświadczalnych efektu Casimira…

Także ja podejrzewam, że wyniki eksperymentów przyciągania się dwóch metalowych tarcz oddalonych o 1 mikron i o wielkości 1 metra, można zinterpretować na gruncie inżynierii materiałowej, bez efektu C.

JMP 02.08.2012

@hazelhard Nie robiłem takich pomiarów, ale myślę, że ludzie, którzy to robili, zdają sobie sprawę z tych efektów i potrafią je odpowiednio uwzględnić. Najdokładniejsze pomiary robi się, o ile wiem, nie z płaskimi płytami (one są najłatwiejsze „ideologicznie”, ale nie eksperymentalnie) a z kulą zbliżaną do płaszczyzny.

Hazelhard 02.08.2012

@JMP

OK, dajmy sobie spokój z efektem Casmira, ale dobrze byłoby się dowiedzieć, czy to naprawdę porządnie wykonane eksperymenty. Na mój gust niewykonalne, ale mój gust może jest zbyt pesymistyczny.

Pytanie mam następne dość głupkowate, ale fizyki uczyłem się 30 lat temu. Pytanie jest takie:

Czy w fizyce wysokiej dopuszcza się możliwość, że ładunek nie jest stały w czasie i przestrzeni, ale też się zmienia?

JMP 02.08.2012

@hazelhard: Phys. Rev. B 85, 165443 (2012). To odnośnie pomiarów efektu Casimira. Wygląda że ludzie wiedzą co robią, chociaż akurat na tego typu urządzeniach się nie znam.

Co do drugiego pytania: była kiedyś taka koncepcja, pochodzaca od Diraca bodaj, że jak się weźmie jakąś tam kombinację stałych fizycznych zawierającą wiek wszechświata, a bezwymiarową, to się dostaję liczbę bliską 1. No i hipoteza była, że to nie przypadek, że to zawsze w czasie istnienia wszechświata tak jest, więc inne stałe się muszą zmieniać z wiekiem wszechświata, żeby to ciagle 1 wychodziło. Najsilniejszym ograniczeniem na taką zmienność są obserwacje odległych galaktyk – im dlaej patrzymy w przestrzeni, tym bardziej cofamy się w czasie. A w widmach tych odległych galaktyk widzimy te same linie w tych samych względnych położeniach, co w widmach mierzonych na Ziemi. I gwiazdy wydają się powstawać i ewoluować jak te w naszej galaktyce. Gdyby stałe fizyczne się zmieniały, to takie rzeczy też by się zmieniać musiały, chyba że zakładamy jakąś straszną „konspirację” tych stałych, żeby akurat wszystko takie samo się z dużej odległości zdawało. Nie wiem nawet, czy dałoby się tak je podobierać, żeby żądnych efektów widac nie było. W każdym razie tak, ludzie sprawdzają doświadczalnie poprawność założenia o niezmienności stałych fizycznych w czasie.

A na marginesie: co o „fizyka wysoka”? Moim zdaniem fizyka jest jedna…

Rafał Maszkowski 02.08.2012

Doskonałe uzupełnienie mojej pobieżnej wiedzy sprzed 20 lat wyniesionej z wykładu o cząstkach elementarnych.

Krishan 26.08.2012

Dorzucę i ja trochę swoich pmezryśleń do tych uczonych wywodf3w, a mianowicie:- CZAS wydawać się może wytworem UMYSŁU ? Czy czas w ogf3le istnieje ? Moim zdaniem w Przyrodzie i Wszechświecie nie ma czasu i w związku z tym czy można mierzyć coś czym nie istniejącym ?- ŚWIATŁO – czy światło w ogf3le może wędrować z jakąś prędkością ?Ciemność to nieobecność światła. Wobec tego jeżeli wniesiemy światło , to zapanuje ono wszędzie ,nie musząc się poruszać z jakąkolwiek prędkością. Może ono tylko przenikać rf3żne ośrodki w rf3żnej ilości, a te ośrodki będą pochłaniały część światła lub będą go pochłaniały w całości.- PUSTA PRZESTRZEŃ – czy coś takiego w Przyrodzie i Wszechświecie w ogf3le może istnieć ? Czy Ziemia , Droga Mleczna oraz wszystkie ciała planetarne i planety istnieją w pustej przestrzeni ? Czy to czego w przestrzeni nie widzimy to uważamy,że tego nie ma ? To samo dotyczy powietrza , fal rf3żnego typu itp, i czy możemy powiedzieć o nich ,że ich nie ma.To przecież jest tylko inny rodzaj energii i nie wszystko możemy zobaczyć .- ENERGIA wokf3ł Ziemi – Ziemie otaczają energie rf3żnego typu, z rf3żną zdolnością pochłaniania światła , bo np. powietrze ziemskie to nic innego jak mieszanina gazf3w, ktf3re należą rf3wnież do energii.Moim zdaniem ludzie nauki powinni skupić się na problemie warunkf3w występowania rf3żnych typf3w energii i wspf3łdziałania tych typf3w – od np. myśli ludzkiej, ktf3ra rf3wnież jest energią, powietrza, wody, ziemi , ognia , rf3żnego typu minerałf3w, a wszystkie tworzone są z tych samych cząstek elementarnych energii, jak A.Jadczyk nazywa MONADY.Dobrze byłoby zbadać i ustalić częstotliwość drgań poszczegf3lnych energii, bo przecież wszystko jest w ruchu.

narciarz2 03.08.2012

W artykule takim jak ten zawsze przeszkadza mi ilosc milczących zalozen. Wezmy powiedzmy otwierajacy Problem, ktory brzmi naprawde tajemniczo. „Źródłem problemów matematycznych Modelu Standardowego jest zasada nieoznaczoności Heisenberga – jedno z najbardziej fundamentalnych praw mechaniki kwantowej.”
.
A ja mam z tym problemem problem, poniewaz zasada nieoznaczoności wcale nie jest fundamentalnym prawem, tylko wnioskiem z poczynionych zalozen. Mianowicie, jesli sie zgodzimy, ze czastka = fala, to od razu mamy te zasade. Jest ona swietnie znana z optyki falowej (dyfrakcja), oraz z konstrukcji ukladow elektrycznych jako niemoznosc skonstruowania filtru analogowego z ostrym obcieciem zarowno sygnalu, jak tez czestosci. Matematyka jest wszedzie dokladnie ta sama (transformacja Fouriera) i obserwacje swietnie ją potwierdzają. Mozna sobie rozne przejawy tego zjawiska sprawdzic w ciemni albo na oscyloskopie. A zeby bylo jeszcze smieszniej, podobna teoria obowiązuje w dziedzinie filtrow cyfrowych, ktore sa bardzo analogiczne do analogowych. (Patrz notka).
.
Powyzsze jest swietnie znane i tak wlasnie sie uczylismy zasady nieoznaczonosci na studiach. Wiec mnie troche razi, jesli techniczny wniosek jest przedstawiany jako „jedno z najbardziej fundamentalnych praw”. To jest tylko wniosek z poczynionych zalozen. Jak na moj gust, duzo glebsze pytanie brzmi „jakim cudem czastka to jest jest fala, i co to wlasciwie znaczy”. Bo jesli raz sie na to zgodzimy, to zasada nieoznaczonosci wynika niejako automatycznie. Wiec ja bym wolal zobaczyc jasno wylozone zalozenia, i co z nich wynika, zamiast przedstawiania technicznego wniosku jako czegos fundamentalnego.
.
Notka: Mnie zawsze bawi, ze przejscie od ukladow ciaglych do dyskretnych „na siatce” zostalo juz dawno zrobione, i ze poslugujemy sie wynikami w kazdym telefonie komorkowym. Mianowicie, kiedys radia konstruowalo sie z ukladow ciaglych (tzw. filtry analogowe), zas obecnie uzywa sie ich cyfrowych (czyli dyskretnych) odpowiednikow. Te odpowiedniki są analogiczne, ale nie identyczne. I tutaj mi sie przypomina, ze fizycy probuja ciagla czasoprzestrzen zastąpic siecią. Czyli fizycy probuja zrobic cos, co inzynierowie zrobili juz jakis czas temu, dzieki czemu rozmiary radia bardzo sie zmniejszyly.

JMP 03.08.2012

Hola, Panie narciarzu, pomylił Pan fizykę z matematyką. Fizyk to nie jest ktoś, kto robi abstrakcyjne założenia i bada wnioski z nich. Fizyk, to człowiek, który stara się opisywać świat. Zastanów się zresztą sam: kto mógłby zrobić tak absurdalne założenie, jak „czastka = fala”? Tylko matematyk, który z zasadni nie interesuje się światem rzeczywistym, tylko buduje sobie systemy myślowe i wyciaga z nich wnioski. Fizyk w życiu nie wymyśliłby czegos tak kretyńskiego! Jeżeli fizyk mówi że „cząstka=fala” to nie dlatego, że takie zrobił założenie, tylko dlatego. że go do tego zmusiły wyniki eksperymentów.

Zasada neioznaczoności Heisenberga jest prawem fizyki ponieważ jest faktem doświadczalnym. Być może ktoś kiedyś wymyśli inną fatematyczną strukturę dla mechaniki kwantowej, bez fal, ale cokolwiek by nie wymyślił, będzie to musiało zaweierać w sobie zasadę nieoznaczoności, ponieważ wiemy z doświadczenia, że ona obowiązuje. Przynajmniej w tym zakresie, w jakim do tej pory mogliśmy to zmierzyć. Więc, nie, to nie jest ani troszkę trywialny wynik.

Tak, ja wiem, że wykłady z fizyki teoretycznej (czy to będzie mechanika teoretyczna, mechanika kwantowa czy elektrodyunamika) prowadzone są często w takim właśnie matematyczno-aksjomatycznym stylu. Robimy jakieś założenia, a potem sobie wyprowadzamy kolejne lematy i twierdzenia. To jest fajne, śliczne, tylko kompletnie nie odpowiada historycznemu rozwojowi teorii i własnie miesza kompletnie prawa fizyki z modelem matematycznym, który stosujemy do ich opisu. Model matematyczny może się zmienić, prawa fizyki muszą zostać.

narciarz2 03.08.2012

„kompletnie nie odpowiada historycznemu rozwojowi teorii”.
.
Mieszanie fizyki i historii to jest zgaga, kleska, i Lady Gaga. Najpierw sie dowiadujemy, ze sa linie pola. Potem sie dowiadujemy, sa pola E i B. Potem sie dowiadujemy, ze jest jedno pole EM. Potem sie dowiadujemy, ze sa czastki wirtualne. A tu chodzi o jedno zjawisko. Po takim historycznym wykladzie mamy metlik w glowach i zostajemy profesorami.
.
Historie fizyki to swietnie wykladal AKW. Mowil o wszystkich pomylkach, zapomnianych teoriach, a takze plotkach. To byl fascynujacy wyklad. Pokazywal, ze fizycy tez ludzie. Ale AKW nie robil tym wykladem fizyki z historii, ani historii z fizyki. Wielka mu chwala za to, ze oddzielil „aspekt ludzki” od struktury teori.
.
Mi chodzi o strukture naszego rozumienia. Nie o strukture swiata! Swiat nie ma najmniejszego problemu ze swoja struktura. To my mamy problem z jej opisem. To my sie placzemy w zeznaniach, nie swiat. Mi chodzi o nasze sprzeczne zeznania, i ze my sobie z nich robimy cnote.
.
Jesli idzie o rownolegle swiaty…. bullshit… ta sama niewiedza ubrana w pojecia rodem z Phillipa Dicka.

JMP 03.08.2012

No niestety, ale jak widać to właśnie aksojamtyczne wykładanie teorii zostawia mętlik w głowach i ludzie nie odróżniają potem praw fizyki od modeli matematycznych. Funkcja falowa to jest jedynie model matematyczny, jedno z możliwych sformułowań teorii kwantowej. Nikt nigdy nie widział i nie zmierzył funkcji falowej. A zasada nieoznaczoności to jest testowalne doświadczalnie prawo fizyki, i jakiego modelu matematycznego nie przyjmiesz, to musi on ją zawierać. Dlatego nie możesz mówić, że zasada nieoznaczoności to jakiś trywialny wniosek z istninia funkcji falowej. Odwrotnie jeżeli już, budujesz model matematyczny wiedząc, że on musi dać tę zasadę, a fala w naturalny sposób ją reprodukuje (i kilka innych zjawisk też).

Możesz na przykład wykładać termodynamikę aksjomatycznie, zaczynając od postulatu istnienia funkcji stanu zwanej entropią, o określonych własnościach. I druga zasada termodynamiki jest wtedy trywialną konsekwencją tego aksjomatu. Czy to znaczy że II zasad termodynamiki nie jest prawem fizyki? Ależ skąd, jest, właśnie aksomat dopasowaliśmy tak, żeby ją odtworzyć. Można wykładać termodynamikę tak, że entropia będzie wprowadzona dopiero daleko, daleko, jak już dawno masz energię wewnętrzną i temperaturę. I wtedy II zasada nie jest już trywialnym wnioskiem z niczego, natomiast własności entropii są trywialnym wnioskiem z II zasady…

I nikt tu nie robi cnoty z tego, że nie do końca rozumiemy! Po prostu nie wstydzimy się do tego przyznać, że nie rozumiemy. Właśnie dlatego siedzimy, myślimy, robimy te wszystkie eksperymenty, zbieramy liczby – w nadziei, że się w końcu uda zbudować z tego spójny obraz, jedną teorię, która pozwoli zrozumieć „wszystko”, przynajmniej w zasadzie.

Vitor 26.08.2012

Czy naprawdę MY muismy wytykać palcem i pokazywać poprawną interpretację faktf3w doświadczalnych???A co na to NAUKA??I to jest dobre pytanie, Henpe. I tu na Salonie Fizyki24, to nawet mamy przedstawicieli takich dwf3ch typowych grup. Pierwszy, fizyk teoretyczny, siedzi wygodnie we własnym sosie, przyprawionym m. inn: kwaternionami i czymś tam jeszcze (pewnie jakimiś pieprznymi przyprawami z Kasjopei) i sugeruje Gościom Salonu Fizyki, że taka jest rzeczywistość. Jest niedoścignionym, jeśli chodzi o ilość napisanych notek, i już niedługo osiągnie niechybnie liczbę 666. Lubi używać argumentf3w, o ukrywającym się w szczegf3łach diable oraz o wybrukowanym piekle. Może w poprzednim wcieleniu był brukarzem? Drugi, jak przy nicku się dumnie określił, pracownik naukowy, i w godzinach pracy i poza nią, i podobno nawet jak śpi, pracuje i tworzy salonowe notki, żywcem przepisując z oficjalnych książek fizyki, nie omijając nawet przecinka. Tych notek też ma dużo i goni tego co ma blisko do 666, ale chyba go już nie dogoni, choć do pf3ł tausenda to ma blisko. I ci dwaj przedstawiciele Nauki, tych dwf3ch grup albo udają, że nie widzą i niewiele dyskutują, co najwyżej powierzchownie zmieniając chytrze temat, jak ten pierwszy albo idą w zaparte i na czarne mf3wią białe, jak ten drugi. Ostatnio nawet ten drugi tak się nadął (mam nadzieje, że nie pęknie), że wymyślił teorię o wyższości magistra nad inżynierem i z uporem maniaka ją forsuje. Ale nie ma co się tym przejmować, szanowny Henpero, bo taki jest świat i tacy są ludzie. Trzeba tych dwf3ch przedstawicieli oficjalnej Nauki szanować, jak każdego człowieka, jak brata a nawet błogosławić ich, a z dorobku Fizyki brać to co dobre a jest sporo dobrego, głf3wnie do roku 1916 i pięknego doświadczenia Millikana z wyłączeniem oczywiście einsteinowskiego mętlika. A resztą nie ma co się nawet interesować, niech każdy robi to na co ma ochotę. Znasz powiedzenie: rf3bta co chceta, jecta co chceta i pijta co chceta. Niech im tam!Pozdro, Hej!

narciarz2 03.08.2012

Skoro dostalem plusik, to napisze, jak ja rozumiem fizyke czastek i co mnie w niej niepokoi. Moim zdaniem, fizyke cząstek mozna podzielic na trzy dzialy: (1) taksonomie, (2) savoir vivre, oraz (3) zachowanie na ulicy.
.
1) Taksonomia. Wyobrazmy sobie jabłon (rajską oczywiscie). Na kazdej galezi siedza sobie ptaki. Na niektorych galeziach po trzy w trzech kolorach: zielony, niebieski, czerwony. Na innych pojedyncze, i wtedy białe. Na niektorych zawsze parami: dziubek w doł, albo dziubek w gore. A na innych pojedynczo i w ogole wtedy nie widac dziubka. Pod jabłonia ornitolodzy z lornetkami wypatruja przez liscie, ile ptakow, w jakich kolorach, parami czy pojedynczo. Co jakis czas ornitolog mowi, ze jego zdaniem gdzies jest jeszcze jedna gałaz. Wszyscy patrza, i ktorys krzyczy „o tam, widze, rzeczywiscie siedzi kilka, zaraz, zaraz… parami! Zgadza sie!” Albo „Pojedynczo! Ale bozon! Caly nastroszony! Tak jak Kolega przepowiedział.” Z boku Tory Peterson maluje i podpisuje greckimi literkami: sigma, lambda, omega… A na gorze podpisuje „SU3” albo cos w tym stylu.
.
2) Savoir vivre, czyli ktory ptak z ktorym, jak chetnie, i jak czesto. Ornitolodzy patrza, licza, zapisuja, i wychodzi im, ze sojka to głownie z gołebiem, sikorka z wrobelkiem, ale czasami ze sroka. Ale gołab z jastrzebiem to juz nigdy w zyciu. To sie nazywa „reguły wyboru” albo „elementy macierzowe”. Na ten temat powstaja liczne tzw. papiery. Jesli papier dobrze napisany, to ornitolog dostaje Nobla.
.
3) Ptaki zachowuja sie bardzo dziwacznie na ulicy. Po pierwsze, na widok dziury ptak przelatuje nie bokiem, nie srodkiem, tylko nie wiadomo ktoredy. Po drugie, na widok dwu dziurek ptak przelatuje przez obie rownoczesnie. Jak on robi te sztuczke? W zaden sposob nie daje sie tego podpatrzec. Wiadomo tylko, ze przelatuje. Po drugie, jak juz ptak przeleci i zrobi kupke na tzw. „detektorze”, to kupka jest malutka jak punkcik, i mozna ja szybko wytrzec bez sladu (mowi sie „zarejestrowac”). Ale jesli kupki zrobi duzo ptakow, to pojawiaja sie dziwaczne zafalowania. Mozna by pomyslec, ze ptaki w grupie sie umawiaja, gdzie maja kupac. Ale te zafalowania sie pojawiaja nawet, jesli jeden ptak przelatuje przez te dziure raz na godzine. Zostawia na tych dziurach notatki, czy jak?
.
No, wiec mnie najbardziej niepokoi ta ostatnia sprawa. Mowi sie o „funkcji falowej”, ale co to za funkcja zlozona z pojedynczych kupek? Gdzie jest ta fala? Skad ptak wie, gdzie kupał poprzedni ptak, jesli kupka zostala dawno wytarta bez sladu? Jakim cudem ptak przelatuje przez dwie dziury na raz?
.
Na Hozej takie pytania były kwitowane epitetem „filozoficzne”, co znaczyło „zamknij dziob, smarkaczu”. Fizyk nie jest od zadawania pytan, tylko od liczenia elementow macierzowych. To jest bardzo utylitarne spojrzenie na fizyke. Ale mi sie zdaje, ze powinnismy sobie powiedziec, ze jestesmy obserwatorami. Zapisujemy kto, z kim, i jak chetnie. Ale nie mamy pojecia, dlaczego. Zapisujemy reguły. „Jesli w trzech kolorach, to zawsze parami”. Ale gdyby było na odwrot, to zapisalibysmy na odwrot. Nie ma w tym nic zlego, ale moze dobrze sobie to jasno powiedziec.

BM 03.08.2012

Cudo!
Michał 23.08.2012

W jaki sposób wyobrażasz sobie odpowiedź na pytanie dlaczego wyniki obserwacji są takie jakie są?

Fizyka polega na obserwowaniu zjawisk przyrody i następnie opisywaniu ich wzorami matematycznymi. Następnie te wzory porównuje się z innymi obserwacjami i tak się obserwuje dopóki wzory zgadzają się z obserwacjami. Jeśli wzory nie zgadzają się z obserwacjami to się je poprawia, i dalej się obserwuje, i dalej się poprawia, …

Moim zdaniem próba słownej interpretacji wzorów, która nie prowadzi do propozycji dalszych obserwacji, to już jest filozofia, a nie fizyka.

JMP 03.08.2012

Chyba mi portal pożarł odpowiedź 🙁 Więc jeszcze raz:

Cała fizyka opiera się na doświadczeniu. Jeżeli masz problem z tym, że pojedyńcze fotony przechodzą przez dziurki i malują obraz interferencyjny nawet, jeżeli je rzadko puszczasz, to nie jesteś jedyny! Zarysykuję twierdzenie, że właściwie każdy ma z tym problem. Tylko właśnie, możemy sobie siedzieć i deliberować jakie to głupie i dziwaczne, albo możemy powiedzieć, „ok, trzeba z tym żyć, spróbujmy coś mimo wszystko przewidzieć i zobaczmy jak wychodzi”. Okazuje się, że często wychodzi, że w tym szaleństwie najwyraźniej jest jakaś metoda.

Ja też bym wolał, żeby cząstki to były takie maluteńkie kulki, które sobie latają po liniach prostych, albo tak, jak im każą siły na nie działające, żebym mógł określić przez którą dziurkę cząstka przeleciała patrząc o miejsca jej trafienia w stronę źródła… Ale co ja poradzę, że świat taki być nie chce?

Może trafi do Ciebie w takim razie interpretacja „wielu światów”? Według niej nigdy nie puszczasz jednego ptaka, zawsze puszczasz stado. Tylko te pozostałe ptaki stada są niewidzialne dla Ciebie, bo żyją w światach równoległych. Ptaki z różnych światów, ale jednego stada, widzą się wzajemnie, nikt inny tych z innych światów zobaczyc nie może. Takie wypuszczane stado leci wszystkimi możliwymi drogami a przy przeszkodzie te, które do niej dotarły, „namawiają się” Jeżeli dotarły „w fazie” (co to znaczy? Każdy ptak niesie ze sobą mały stoperek, którego wskazówka ciągle lata w kółko. Jeżeli wskazówki róznych ptaków ze stada pokazują w tym samym kierunku, to dobrze, są „w fazie”.) to OK, droga jest dobra, mozna się pokazać. Jeżeli w przeciwfazie (wskazówki pokazują w zupełnie róznych kierunkach) – to źle, droga jest zakazana. W ten sposób radzą sobie bez „notatek”. Absurdalne? Tak! Ale chyba nie bardziej, niż pomysł, że jest jakaś „funkcja falowa” która obwąchuje wszystkie możliwe drogi i na końcu mówi ptakowi: „decyduj się, trafiasz, tu, tu albo tu, inne miejsca są tabu”.
hazelhard 03.08.2012

Dobrze, ze Narciarz dzieli się tymi wątpliwościami…

Co do ładunku, to moje pytania zmierzało nieco w innym kierunku- czy można sobie wyobrazić zasadę nieoznaczoności, gdzie jedną z wielkości jest ładunek? Jeżeli tak, to co byłoby drugą wielkością?

Z dyskusji widać, że przydałby się dużo prostszy artykuł, na przykład właśnie o zasadzie nieoznaczoności. Na pewno znalazłby wielu czytelników.

JMP 03.08.2012

*
@hazelhard
Sądząc po Twoim zawodzie, to Ty bardzo dobrze znasz odpowiedź na to pytanie i nie chcesz się dowiedzieć, tylko mnie „przetestować”. Nie bardzo rozumiem tylko po co. Nie, bo ładunek nie jest zmienną dynamiczną. Zdałem?

hazelhard 03.08.2012

@JMP

Co do „wysokiej fizyki”, to jest coś podobnego do „Hochdeutsch” 🙂
hazelhard 03.08.2012

@ JMP

NIE!!!! Nie mam zamiaru Cię testować, do głowy by mi to nie przyszło.

Wychodzę tylko z założenia, że nie ma głupich pytań. Odpowiadasz, „bo ładunek nie jest zmienną dynamiczną”. Ale dlaczego nie jest? Każdy pomiar ładunku jest związany z pomiarem położenia i pędu, np., elektronu. Dlatego pytam zupełnie poważnie, aczkolwiek pewnie naiwnie, czy nie można sobie wyobrazić sytuacji (stworzyć teorii), że to ładunek „faluje w czasoprzestrzeni”.

JMP 03.08.2012

A co ja mogę odpowiedzieć? Bo natura tak to urządziła, ot co. Ładunek jest własnością cząstki i nie zmienia się w trakcie jej ruchu, tak mówi doświadczenie. Teorię zapewne można by stworzyć, ale ani się tego nie podejmuję (w przeciwieństwie do Ciebie nie jestem zawodowcem, a tylko „wyedukowanym hobbystą”) ani by pewno wiele wspólnego z życiem nie miała. Byłoby to jakieś ćwiczenie czysto matematyczne, trzeba by zapostulować jak wetknąć ładunek jako zmienną w lagranżjan i zobaczyć co wyjdzie, jak się po nim zróżniczkuje.. Oczywiście wyjdzie to, co włożyłeś, znaczy co wyjdzie zależy od postulowanej postaci tego lagranżjanu (przepraszam innych czytelników za ten język pełen dziwnych obelg 🙂 ). W modelu standardowym ani jakimkolwiek z nim zgodnym w każdym razie tego nijak nie zrobisz jak mi się wydaje, bo ładunek jest generatorem grupy symetrii teorii, czyli jest ściśle zachowaną własnością cząstki.

Zresztą – znów pewnie wiesz lepiej ode mnie. Fizycy molekularni i od ciała stałego nieraz już potrafili budować bardzo dziwne układy kwantowe, mam czasem wrażenie, że mając odpowiednio dużo czasu jesteście w stanie zrealizować układ o dowolnie dziwacznym lagranżjanie (a przynajmniej układ, który takowy symuluje). Nie zmajstrował ktoś już przypadkiem w jakiejś pułapce jonowej albo kawałku krzemu jakiegoś układu, który by wyglądał, jakby jego ładunek był zmienną?

hazelhard 03.08.2012

@JMP
Piszesz: Ładunek jest własnością cząstki i nie zmienia się w trakcie jej ruchu, tak mówi doświadczenie.

Jakie doświadczenie? Mamy nieoznaczoność położenia i prędkości- skąd mamy pewność o stałości ładunku? Zresztą to samo jest z masą. I ładunek, i masa, są dodatkowo związane z energią, a ta podlega zasadzie nieoznaczoności. Oj, wszystko to za mądre na głowę inżyniera materiałowego.
Oczywiście, do głowy mi nie przychodzi, żeby wymyślać rewolucję w fizyce, tylko bardziej mi chodzi o informację (także dla Czytelników Studia Opinii), czy są teoretycy, którzy pracują nad zwariowanymi modelami kwestionującymi stałość ładunku i masy cząstek.

JMP 03.08.2012

Nie potrafię w tej chwili z pamięci przytoczyć eksperymentów sprawdzających bezpośrednio zachowanie ładunku, chociaż na pewno były takie robione, to nie wiem jak były dokładne. Mogę w wolnej chwili poszukać. Ale pośrednio testujemy je z olbrzymią dokładnością, testując elektrodynamikę. Prawo zachowania ładunku jest bowiem konsekwencją symetrii cechowania elektrodynamiki i twierdzenia Noether. Jeżeli robisz pomiary sprawdzające elektrodynamikę do nastego miejsca po przecinku, a przewidywania elektrodynamiki opierają się na jej symetrii, to możesz powiedzieć, że z takąż dokładnością wytestowałeś zachowanie ładunku.

Kazimierz Kurz 05.08.2012

Słynne wyprowadzenie siły Lorenza z tr. Lorenza stawia warunki na stałość ładunku. Jeśli teoria ma być nieimiennicza względem tr. Lorenza a więc jeśli ma być teorią relatywistyczną – musi zachowywać ładunek podczas zmiany opisu ruchu ( od układu do układu inercjalnego). Stąd wynikają dalsze wnioski o kŧórych pisał JMP ( ładunek jako generator symetrii). W kwantowej teorii pola ( która jest de facto jedyną relatywistyczną mechanika kwantową jaka mamy, nie mylić z mechaniką kwantowa w podręcznikach która jest zespołem przepisów dydaktycznych i nie jest teorią fundamentalną a jedynie modelem dydaktycznym) zgodność z szczególną teorią względności wymusza zachowanie tzw. symetrii CPT (http://en.wikipedia.org/wiki/CPT_symmetry) Wynikałoby z tego że badania doświadczalne nad łamaniem symetrii CPT sa istotnym elementem w dyskusji na temat problemów z ładunkiem w kontekście relatywistycznej mechaniki kwantowej. W linku z wikipedii podane są referencje w liczbie 2-uch.
Z drugiej strony http://en.wikipedia.org/wiki/Charge_%28physics%29 ładunki w teorii pola są generatorami grup symetrii cechowania. Pola zaś takie, używane sa w fizyce relatywistycznej z prostego powodu – teorie pól cechowania sa renormalizowalne, czyli dają po rożnych hokus-pokus – skończone wyniki. Być może zainteresuje Cię tu informacja ( wydaje mi się żę artykuł w niejasny sposób opisuje to zagadnienie) że ów goły, zachowany co do zasady z tw. Noether ładunek nie jest wielkością mierzalną, podobnie jak inne gołe stałe sprzężenia i ładunki. To co jest mierzalne to wielkości fizyczne -0 a te z Modelu Standardowego uzyskujemy jako stałe i ładunki ubrane – po renormalizacji czyli tych hokus-pokus które dają skończone wyniki pomimo rozbieżności szeregów w teorii. Wielkości ubrane zależą w pewien sposób od wielkości gołych – będących treścią „idealnego modelu matematycznego” a sposób przejścia pomiędzy jednymi a drugimi określa schemat zastosowanej procedury renormalizacji – czyli metoda dokonania przejścia granicznego o którym pisze JMP. Metoda owa jest koszmarem matematycznym i niebanalnym procesem. Renormalizacja w wersji Koguta-Willsona jest stosowana także w fizyce ciała stałego – np. w modelach Isinga, więc coś powieniens tu wiedzieć. Problem jednak w tym, ze w modelach fizyki statystycznej metoda ta ma dobre ugruntowanie i interpretacje fizyczne – idzie o pewna symetrię związaną z samopodobieństwem w stanie krytycznym układu ( podczas przemian fazowych II rodzaju). W wypadku fizyki cząstek elementarnych 0 nie wiadomo dlaczego należałoby ja stosować ani tym bardziej w jakim sensie uzyskanie wyniki miałyby być niezależne od owego sposobu przechodzenia do granicy. W istocie – nie są niezależne. O żadnym samopodobieństwie nie ma także tu mowy – co niweczy cały kontekst fizyczny. jedyne co pozostaje to pewna matematyczna symetria algebraiczna ( przed renormalizacją i po układ ma taką samą formę algebraiczną Hamiltonianu co uzasadnia sensowność wykonywanych operacji matematycznych, a wszelkie różnice dają się sprowadzić do zera lub do modyfikacji stałych sprzężenia, ładunków itp). Tak sie akurat skąłda żę w grafomańskim szale coś zaczałem pisac o grupie renormalizacji więc tu jest zajawka: http://fiksacie.wordpress.com/2012/08/05/grupa-renormalizacji-cz-2-grupa-renormalizacji-oglolnie/

Podsumowując – „ładunek teoretyczny” związany z grupą cechowania o jakim pisze JMP to niemierzalna stałą modelu, jest zachowany bo inaczej teoria byłaby nierenormalizowalna i niezgodna z STW ( to dwa różne rodzaje „symetrii” jakich używamy budując teorię fizyczną), zaś ładunek fizyczny to wynik pomiaru i w relacji do ładunku teoretycznego jest takiej zę zawiera dodatkowe człony wynikające z renormalizacji, które interpretuje się jako oddziaływanie z próżnią ( a więc zachodzi tu zjawisko ekranowania jak w plazmie tyle zę ośrodkiem sa cząstki wirtualne). Zmienność ładunku fizycznego zostałaby raczej zinterpretowana jako zmiany związane z tym ekranowaniem niż zmiana stałych teoretycznych – chyba żę przyszłoby nam rezygnować z symetrii cechowania – czego nikt nie zrobi…

Mam nadzieje że to nie jest całkowity bełkot – żywy kontakt z fizyka straciłem dosyć dawno…

narciarz2 03.08.2012

„Nie zmajstrował ktoś już przypadkiem w jakiejś pułapce jonowej albo kawałku krzemu jakiegoś układu, który by wyglądał, jakby jego ładunek był zmienną?”
.
Nie wiem, czy zmienna, ale ulamek zdaje sie tak.
http://en.wikipedia.org/wiki/Fractional_quantum_Hall_effect
narciarz2 04.08.2012

„ludzie nie odróżniają potem praw fizyki od modeli matematycznych.”
.
To jest bardzo dyskusyjne stwierdzenie. Po to, zeby sformulowac prawo fzyki, trzeba skonstruowac model. Niektore modele sa oczywiste. (Np. Uklad Sloneczny jako zbior cząstek punktowych.) Inne sa duzo mniej oczywiste, jak mechanika kwantowa. W sklad modelu wchodzi (1) matematyka plus (2) utozsamienie obiektow matematycznych z obiektami w przyrodzie. Po to, zeby dokonac utozsamienia, trzeba te obiekty (3) wskazac, czyli wyizolowac. W sklad aktu izolacji wchodzi model, czyli pojawia sie petla logiczna. Hans Haas napisal w „Trzech lowcach na dnie morza”, ze patrzymy oczami, ale widzimy szarymi komorkami. Obserwacja nie wystarcza nawet w ekologii. Potrzebne jest utozasamienie zjawisk z obiektami, a do tego potrzebna jest teoria. Tej petli nie da sie uniknac.
.
Ten problem nie byl palacy w fizyce makro, bo na ogol „kon jaki jest, kazdy widzi”. Wszyscy widzimy Ksiezyc albo Jowisza. Utozsamienie i przypisanie obiektu fizycznego do teorii na ogol nie sprawialo klopotu, choc im dalej, tym trudniej. O ile Ksiezyc kazdy widzi, to prosze mi z rowna latwoscia pokazac pulsar. Tego sie juz nie daje zrobic bez poteznej dozy interpretacji surowych danych. Interpretacja wymaga zarowno teorii, jak tez analizy. Wiec problem wyizolowania obiektu fizycznego pojawia sie takze w fizyce makro. Jednakze latwo go zamiesc pod dywan pod haslem „trudnosc tylko polega na oddzieleniu sygnalu od szumu”. Czyli mozna powiedziec, ze jest to tylko trudnosc techniczna, ale schemat logiczny jest bez zarzutu.
.
Sprawa sie dramatycznie komplikuje w fizyce mikro. Samo wskazanie obiektu nie jest mozliwe bez poteznej dozy interpretacji. Podaje przyklad pierwszy z brzegu. Niech mi Autor najpierw zdefiniuje, a potem przyniesie elektron. Nie zadna funkcje falową, tylko fizyczny elektron. Obiekt fizyczny, czyli cząstke. Bardzo prosze tego elektrona wsadzic w butelke, albo inny pojemnik, albo chociazby sfotografowac. Podejrzewam, ze Autor bedzie mial z tym potezny klopot. Po kilku tygodniach prob bardzo prosze chociazby odpowiedziec na pytanie „what is electron, anyway?” Czyli prosze podac definicje pojecia „elektron”, ale nie odwolujac sie do teorii, tylko poslugujac sie faktami i obiektami fizycznymi. Sama proba takiej definicji moze byc zarowno trudna, jak tez fascynująco ciekawa. A to dopiero początek. Elektron przynajmniej jest stabilny. Po wyizolowaniu elektronu (w sensie koncepcyjnym, bo na tym polega glowna trudnosc), prosze wyizolowac czaste zyjaca 10^-24 sekundy. O ile latwo sie zgodzic, ze elektron jednak istnieje (przynajmniej w duzym tlumie, co latwo sprawdzic w gniazdku elektrycznym), to fakt istnienia krotkozyciowej czastki jest mocno dyskusyjny. To, ze gorka w przekroju czynnym zasluguje na nazwe „obiektu” w takim samym sensie, co Jowisz, to jest sprawa poteznej dawki interpretacji.
.
To tyle na temat triady (1) teoria matematyczna, (2) przypisanie obiektow fizycznych „bytom” matematycznym, poprzedzone (3) zdefiniowaniem tychze fizycznych „obiektow” mozliwie bez odwolywania sie do teorii. Ani jeden kawalek tej triady nie jest latwy do wykonania.
.
Teoria matematyczna tym sie rozni od teorii fizycznej, ze teoria matematyczna ma tylko pierwszy skladnik, zas teoria fizyczna wszystkie trzy. W moim tekscie ja sie upomnialem o dobra i jasno wylozoną teorie, czyli o pierwszy kawalek. A są jeszcze dwa nastepne do zdefiniowania.
narciarz2 04.08.2012

A jeszcze prosze JMP o podanie definicji i kilku przykladow „prawa natury”, ale bez odwolywania sie do teorii matematycznych, bo ja rzekomo jednego od drugiego nie odrozniam. No, wiec zostawmy na boku matematyke. Umowmy sie, ze w odpowiedzi nie wolno uzyc ani greckich liter, ani pojec typu „wektor” czy „macierz”. Prosze ich takze nie uzywac w jakiejs formie nie wprost. Skoro Autor odroznia jedno od drugiego, to Autor potrafi odsunac matematyke na bok i podac przyklady „praw natury” bez tego calego brudu matematyczno-aksjomatycznego. Czysta fizyka, poprosze.

Od razu i bez bicia wymienie najprostsze nasuwajace sie przyklady. (1) Wszystkie owoce uderzaja o ziemie po takim samym czasie, jesli przed upadkiem wisza na tej samej wysokosci. (Prosze zauwazyc, ze na wszelki wypadek nie uzylem slowa przyspieszenie, zeby nie bylo pochodnej.) (2) Odstep czasu pomiedzy wschodem i zachodem jest taki sam, jesli odczekac jeden rok pomiedzy pomiarami. (3) Jesli wspinamy sie w kierunku szczytu Mt. Everest albo innej gory, to jest coraz trudniej oddychac.
.
Ile jeszcze podobnych praw uda sie sformulowac bez przywolania aparatu pojeciowego matematyki? Jaka bedzie sila poznawcza i praktyczne znaczenie tak sformulowanych praw?
.
Czy rzeczywiscie mozna oddzielic fizyke (tzn. opis swiata) od bagazu matematyki? Jak gleboko wrosnieta jest matematyka w nasz opis swiata, zarowno explicite w postaci wzorow, jak tez w samym jezyku, w ktorym sie wypowiadamy nawet bez wzorow? (Prosze zwrocic uwage na typowe sformulowania, n.p, ze cos jest „proporcjonalne” do czegos innego. To jest rownanie, tylko napisane jezykowo bez typowych symboli. Mimo to, jest to rownanie.)
.
Ile zostanie z fizyki po takiej amputacji? Juz nie pytam o praktyczna przydatnosc fizyki po odrzucenu rownan, bo nie bedzie mozna nic policzyc. Ja sie pytam o sile poznawcza tak okrojonej fizyki. Chodzi mi o uswiadomienie sobie, ile modeli i teorii niechcacy wkladamy do sformulowan, ktore wydaja sie byc wolne od milczacych zalozen.
.
Po takim cwiczeniu, ktorego wynik jak podejrzewam bedzie rujnujacy, prawdopodobnie dojdziemy do wniosku, ze fizyka jest zrosnieta z matematyka na poziomie pojeciowym, ale w sposob milczacy i nawet nieuswiadamiany. Jesli taki bedzie wniosek, to moim nastepnym postulatem bedzie, zeby to, co konieczne, robic porzadnie. Porzadnie to nie znaczy „porzadnie rachowac”, tylko porzadnie formulowac zalozenia. Porzadnie wskazywac na teorie matematyczna, ktora zamierzamy eksploatowac. Porzadnie jej uczyc, a nie w stylu wielu podrecznikow fizyki. Porzadnie napisac, ktore obiekty fizyczne sa utozsamione z ktorymi bytami teorii matematycznej. Uzasadnic, dlaczego to konkretne utozsamienie ma sens. Porzadnie zdefiniowac obiekty fizyczne w sposob operacyjny. Unikac petli pojeciowych. Na przyklad, nie definiowac obiektow fizycznych poprzez odwolanie sie do teorii. (Powiedzmy, unikac „elektron to jest spinor”, bo spinor jest bytem matematycznym. Trzeba zdefiniowac elektron w sposob doswiadczalny.) Unikac tautologicznych definicji „elektron to jest czastka elementarna”. No, chyba ze wczesniej porzadnie zdefiniowac, co to jest czastka elementarna. Unikac definicji zawczasu odwolujacych sie interpretacji. („Elektron to jest czastka punktowa” – udowodnienie tego to temat na cala ksiazke. Takiego stwierdzenia nie powinno byc w definicj.)
.
Jesli to wszystko zrobic w miare porzadnie, to uczenie sie fizyki czastek (bo o nia glownie idzie) moze stac sie przyjemnoscia.
Hazelhard 05.08.2012

To, co narzuca mi się po przeczytaniu jeszcze raz tekstu i dyskusji, to że zaczęliśmy (tzn. JMP zaczął!) od końca. Proponowałbym prosty (he, he) tekst o doświadczeniu z przechodzeniem elektronu przez dwie szczeliny. Myślę, że niewiele osób (łącznie z fizykami!!!) nie zastanawia się nad tym, że jest to zjawisko wręcz podkopujące „naturalną intuicję” człowieczego mózgu.
Kto pisze? JMP? Narciarz2? Ja?
Jeżeli na mnie padnie, to od razu namawiam do przeczytania artykułu j. Parola o zasadzie Peter’a o osiąganiu swojej niekompetencji.
narciarz2 05.08.2012

Ja sie nie podejmuje, bo wlasnie pracuje nad podaniem o grant w sprawie fotopowielaczy krystalicznych. Z czegos trzeba życ. To tylko w Polsce fizycy żyją jak pączki w masle i moga sie zastanawiac nad fizyką. Tu w tym dzikim kraju trzeba pracowac, niestety.
narciarz2 05.08.2012

Myslec to ja nie mam czasu, ale moge cos opowiedziec. We wczesnych latach ’90, zaraz po moim przyjezdzie z jednego dzikiego kraju do drugiego dzikiego (jak sie potem okazalo) kraju, zwrocil sie do mnie znajomy inzynier z prosba, zebym mu przyslal dwie diody LED swiecace w kolorze niebieskim. Wtedy to byla nowosc, bo dzis by sie zwrocil do Hazelharda. Napisalem do firmy LiteOn, dostalem te diody, i poslalem do dzikiego kraju. Po paru latach spotkalem znajomego, on mi bardzo dziekowal, a ja z grzecznosci nie pytalem o wyniki. O co chodzilo znajomemu?
.
On postanowil zrobic klasyczny eksperyment z dwoma zrodlami swiatla, zeby zobaczyc prazki interferencyjne. Klasycznie robi sie dwie dziurki w papierze, a on postanowil sprawdzic, czy dwie niebieskie diody moga pelnic ich role. (Dlaczego niebieskie? Bo bardzo jasno swieca, tlumaczyl znajomy.) Nie wiem, jak daleko zaszedl, bo taktownie nie pytalem.
.
Ten eksperyment mozna powtorzyc, przynajmniej koncepcyjnie. Gdyby go zrobic naprawde, i do tego z powodzeniem, to Phys. Rev. Letter murowany. No, wiec stawiam pytania. Wyobrazmy sobie dwie dziurki w folii do pieczenia kurczakow. Trzeba uzyc igly, zaslonic okno, wstawic folie w okno w kierunku slonca, przyzwyczaic oczy do ciemnosci, i obserwowac obraz na kawalku papieru jak najdalej od dziurek, ale zeby cos bylo widac. Powinny byc prazki, prawda? Kazdy wie, choc malo kto naprawde sie wysilil, zeby to zrobic.
.
A teraz wezmy dwie diody, umocujmy blisko siebie, dajmy duzo prundu zeby sie jasno swiecily, i obserwujmy najblizsza sciane. Zadnych prazkow byc nie powinno. Kazdy wie, choc jestem gotow sie zalozyc, ze nikt z Czytelnikow nigdy nie sprawdzil.
.
Pytania: (1) Na czym polega roznica i jak ja wytlumaczyc? W miare moznosci prosze nie wypisywac macierzy, funkcji, wektorow, ani zadnej fazy zespolonej. Narzedzia matematyczne sluza do obliczen, ale niekoniecznie do zrozumienia. Wiec prosze wytlumaczyc roznice bez wypisywania wzorow. Tu swieci i tam swieci, tu dwa i tam dwa, tu i tam obiekty makroskopowe (Slonce, igla, folia od kurczakow, kawalek papieru jako ekran, oraz diody.) Ale tu prazki a tam nie. Dlaczego?
.
(2) Co trzebaby zrobic i w jaki sposob, zeby w drugim przypadku tez pojawily sie prazki? Czy w ogole sie da? A jesli nie, to dlaczego nie?
.
To moglby byc temat na niezly artykul, jak mi sie wydaje.
Hazelhard 05.08.2012

@N2
Czy wiesz, za ile grantów jestem odpowiedzialny?
3 polskie i 8 europejskich. Czy myślisz, że jest to wykonalne? Jest! A dlaczego? Bo miesięcznie jestem kilkadziesiąt godzin w podróży, kiedy mogę pisać najrozmaitsze wnioski i sprawozdania.
Co do diod niebieskich, to nasze są dość marne. LEDy i diody laserowe to zupełnie różne technologie, choć materiał półprzewodnikowy jest podobny.
Co do Twojego wniosku, to fotopowielacze krystaliczne są z czego?
Co do eksperymentu z dziurkami, to rozumiem myślisz o splątanych fotonach? 🙂
Artykuł o elektronach ze szczelinami napiszę, licząc na ciekawą dyskusję.
eternal 05.08.2012

Fizyka Konflikt Wewnetrzny z Matematyka,
Taksonomia Fizyki Czastek Narciarza,
oraz Pytania Hazelharda. Rewelacja!

Jako fizomasochista (niewiedza boli) blagam o wiecej, najpozniej po nadrobieniu ew. zaleglosci w aplikacjach grantowych!

PS @JPM et al.:
Hola, Panie narciarzu, pomylił Pan fizykę z matematyką. Fizyk to nie jest ktoś, kto robi abstrakcyjne założenia i bada wnioski z nich.
.
Z ciekawosci: czym zajmuje sie fizyk teoretyczny? Czy roznica miedzy nim a niby-nie-fizykiem opisanym wyzej, jezeli istnieje, jest zasadnicza czy raczej subtelna?
.
http://web.uni-frankfurt.de/fb13/didaktik/Goernitz/ABSTRACT_QuTh-2-ok.pdf
narciarz2 05.08.2012

„Co do Twojego wniosku, to fotopowielacze krystaliczne są z czego?”
Z krzemu. Zeby sie dowiedziec, wystarczy wyguglowac „sipm”. Krociutki artykul jest w Wikipedii. W zasadzie nic wielkiego. Ja nie proponuje, jak je robic, tylko jak podlaczac. Jak sie okazuje, podobno mam cos do zaproponowania.
.
„3 polskie i 8 europejskich.”
Ja mam ten problem, ze nie sprawozdaje, tylko sam robie. To zajmuje czas i wysilek.
.
„myślisz o splątanych fotonach”.
Nie. Mysle o klasycznym eksperymencie interferencyjnym. Najprostsze mozliwe pytanie: tu dwie dziurki, a tam dwie diodki. Wygladaja podobnie: dwa jasno swiecace punkciki. Ale wynik jest inny. Tu sa prazki na ekranie, a tam nie. Dlaczego?
.
Trywialne? Ale to trzeba wytlumaczyc (nie)oswieconej publicznosci, nie uciekajac sie do zdania „tu jest zrodlo koherentne”, bo slowo „koherentne” jest synonimem „beda prazki”. Wiec slowo „koherentne” to nie wytlumaczenie, tylko inna nazwa. Chodzi o to, zeby wytlumaczyc, dlaczego w jednym przypadku jest koherentne, a w drugim nie.
.
Zwracam uwage, ze Slonce, ktore jest „koherentne”, jest ogromne. To jest obiekt makroskopowy, zas efekty kwantowe na ogol sa kojarzone z czyms malenkim. Wiec dlaczego ogromne Slonce jest koherentne, zas dwie malenkie diodki nie sa?
.
Ten moj znajomy inzynier nie byl taki glupi, kiedy sobie postawil takie pytanie. Ja znam odpowiedz, a on jej nie znal, wiec postanowil wyprobowac. Byc moze byl o krok od wielkiego odkrycia?
narciarz2 06.08.2012

Stawiam takie pytanie. Czego nas uczy eksperyment interferencyjny z dwiema dziurkami? Mozliwe są rozne odpowiedzi. Kazdy absolwent szkoły sredniej (a moze podstawowej, przeciez jest postęp) szybciutko napisze wzor na fazę zespoloną, potem całkę po trajektorii, i proszę bardzo. To jest odpowiedz wyuczona na klasowkę, ktorą po klasowce się zapomina. Zapomnijmy o tej odpowiedzi. Szukajmy takiej, ktora zapisuje się w głowie na trwałe.
.
Druga proba: swiatło to fala, wiec ulega dyfrakcji i interferencji. (Czy ktos pamieta roznicę?) Pała. W XIX wieku było „swiatło” jako ciagły osrodek. Ale my wiemy, ze swiatło jest ziarniste.
.
Trzecia proba: fotony ze soba interferują. Tez pała. Były robione eksperymenty, w ktorych fotony puszczano pojedynczo. Trzeba było odczekac, zebrac statystykę, i prązki pojawialy sie jak ta lala. Kazdy jeden foton leci przypadkowo, zaczernia kliszę w przypadkowym miejscu, a po jakims czasie są prązki. Foton nie potrzebuje towarzystwa, a i tak zrobi swoje.
.
Trzecia proba: foton interferuje sam ze sobą. To zdanie brzmi nie tylko niemoralnie, ale takze pachnie tautologią. Po chwili zastanowienia zaczyna mi się wydawac, ze innymi słowami powiedzialem to samo, co powyzej. To samo, tylko bardziej chwytliwie. To nawet nie jest pała.
.
Czy ktos moze powiedziec, czego nas uczy fakt pojawienia sie prązkow na ekranie, poza dostarczeniem okazji profesorom, zeby nas przepytywali jak liczyc całkę z funkcji zespolonej? Czego zesmy sie dowiedzieli, widzac te prązki?
.
Czego sie dowiedzielismy z faktu, ze po zapaleniu dwu diod tych prązkow nie ma (czego nie sprawdziłem, wiec powinienem dodac „najprawdopodobniej”)? Oznaczając diody literkami D1 i D2, i oznaczajac dziurki literkami D1 i D2, mozna napisac identyczne wzory i całki, w ktorych nawet literki są te same. A jednak prązki raz będą, a raz nie (najprawdopodobniej). Czego zesmy sie z tego nauczyli o naturze swiata, w ktorym zyjemy? Co nam to mowi o naturze fotonu? A moze nalezy zadac jakies inne pytanie?
.
John Archibald Wheeler powiedział co następuje w czasie jednego z ostatnich wykładow, kiedy juz ledwo mowił: „the question is, what is the question”. To mogła byc taniocha, a mogło byc bardzo głębokie zdanie. Nie potrafię ocenic, wiec tylko powtarzam. W tym konkretnym przypadku zadałem pytanie „czego zesmy sie dowiedzieli o naturze fotonu”, ale moze to jest złe pytanie. Jakie pytanie nalezy zadac w przypadku eksperymentu interferencyjnego? Byc moze po zadaniu własciwego pytania, mozna będzie udzielic zadowalającej odpowiedzi.

Michał 23.08.2012

Ja też nie sprawdziłem zachowania się dwóch diod świecących na dziurki w ścianie, ale z tego co pamiętam ze studiów, to jeśli któraś z tych diod będzie świecić na dwie dziurki, to prążki też się pojawią, co najwyżej gorzej widoczne niż przy słońcu lub jednej diodzie.
Himan 26.08.2012

Wydaje mi się, że prf3bujecie tutaj zrobić przesadny użytek z jedngeo słowa.Eter świetlny czy światłonośny musiał mieć określone cechy, ktf3re pozwalaly na przyklad na propagację fal poprzecznych oraz musiał umożliwiać występowanie określonych zjawisk – np. aberracji gwiezdnej – a zarazem mieć pomijalny wpływ na ruch planet.Hipotezę takiego eteru porzucono, skoro okazało sie, że musiałby on być medium o iście unikalnych właściwościach, niezwykle trudno wykrywalnym, a zarazem niepotrzebnym w świetle teori relatywistycznej, ktf3rej rezultaty były oszałamiające.Jednak „eter” – być może już nie światłonośny, lecz przydatny w wyjaśnianiu innych zdumiewających zjawisk – fakt – stale powraca w narracji fizycznej.Sądzę na przykład, że jedną z ciekawszych inkarnacji tego starożytnego „eteru” jest wspf3łczesna prf3żnia, ktf3ra nie jest już wcale „pusta”, lecz wręcz aż kipi kwasicząstkami, co widać chociażby w efekcie Casimira.Innym rodzajem takiej zdegenerowanej prf3żni jest pojawienie się pozytronu, jako konieczności wynikającej z relatywizacji rf3wnania ruchu funkcji falowej elektronu. Jak pamiętamy – Dirac podsumował swoje wynki postulatem, zgodnie z ktf3rym prf3żnia okazaywała się być „morzem cząsteczek o ujemnej energii” – taka nieprf3żna prf3żnia okazywała się pełna interesujących właściwości w kontekście propagacji fal elektromagnetycznych – ot, chociażby z obecności jedngeo wolnego stanu kwantowego w tym morzu ujemnej energii wynikała konieczność istnienia nowej cząstki – pozytronu…Zatem namawiam do pewnego reżimu pojęciowego, do zarezerwowania pojęcia „eteru” dla tego szczegf3lnego medium, ktf3re miało jakoby być ośrodkiem propagacji fal elektromagnetycznych – lecz w rozumieniu takim, jakie było charakterystyczne dla przełomu XIX i XX wieku a nie używać tej nazwy dla pf3źniejszych prf3b nadania prf3żni charakteru pola kwantowego, gdyż te pf3źniejsze prf3by zachodziły już w innym kontekście i służyły wyjaśnianiu innych problemf3w niż propagacja fal świetlnych.

narciarz2 06.08.2012

Moze wrocę do artykułu.
.
Fermiony i bozony.
.
Cząstki obydwu klas różnią się zasadniczo swym zachowaniem wobec innych identycznych cząstek: bozony „lubią się” wzajemnie, obecność bozonu w pewnym stanie powoduje, że inne chętniej, z większym prawdopodobieństwem, spróbują zająć ten sam stan.
.
To dobrze, ze Autor napisal w cudzysłowie, co zwalnia ze scislosci. Ale moze sprobujmy zrozumiec znaczenie i intencje tego zdania. Odrzucajac słowa „lubią się”, „chętniej”, i „spróbują”, o co własciwie chodzi? Czy tu jest jakis problem?
.
Wezmy fotony, podobno tez bozony. Wiemy, ze fotony ze sobą nie oddziałują. Sa bowiem pozbawione ładunku. Mozna skrzyzowac dwie wiązki laserowe, i one przejdą przez siebie bez zadnego efektu. Byc moze, jesli wiązki sa super intensywne, to cos sie jednak wydarzy, ale takie zwyczajne wiązki nic sobie nie zrobią nawzajem. W praktyce fotony nie oddziałują.
.
Czy ten eksperyment, ktory kazdy moze łatwo zrobic przy pomocy dwu laserkow „made in China”, czegos nas uczy? Jak się ma taki eksperyment do zdania napisanego przez Autora? Czy fotony „lubią się” wzajemnie? Jesli tak, to dlaczego nic pomiedzy wiązkami się nie dzieje? Czy inne fotony (te z drugiej wiązki) chętniej, z większym prawdopodobieństwem, spróbują zająć ten sam stan, co fotony z pierwszej wiazki? Jesli tak, to te dwie wiązki powinny się stopic w jedną. Moze ktos sprobuje to zrobic? (Ja mam tylko jeden laserek.) Czy uda się osiagnac stopienie się wiązek?
.
Jesli nie, to co własciwie znaczy zdanie Autora? Czego sie dowiedzielismy, i czy ta wiedza jest prawdziwa, jesli łatwo ją obalic prostym doswiadczeniem? Czego w tym zdaniu zabrakło? Jakich załozen nie wymieniono? W jakich okolicznosciach to zdanie jest prawdziwe, bo na pewno nie we wszystkich, co łatwo sprawdzic laserkami.
.
Chciałbym zapewnic Autora, ze ja się nie czepiam dla czepiania. Chodzi mi raczej o to, w jaki sposob mozna by pisac o fizyce tak, zeby było zarowno interesująco, jak rowniez prawdziwie.
JMP 06.08.2012

Trochę mnie nie było i już tyle pytań… Tak wyrywkowo:

1) jest taki tekst, przypisywany Diracowi zdaje się, że „foton nigdy nie interferuje z innymi fotonami, wyłącznie sam ze sobą”. To być może nie jest tak do końca prawda, ale może robić za wyjaśnienie, dlaczego światło dwóch diód nie interferuje. Ale światło dwóch laserów można już doprowadzić do interferencji, więc albo p. Dirac jednak nie miał racji, albo jeden foton może pochodzić z dwóch laserów jednocześnie (jeżeli może przejść jednocześnie przez dwie szczeliny, to czemu by miał nie wyjść z dwóch laserów?)

2) Fotony mogą oddziaływać między sobą jak najbardziej, jest to proces wyższego rzędu. Jeden foton zamienia się wirtualnie w parę elektron-pozyton, a drugi zderza się z jedną z cząstek tej pary. Najlepiej się do udaje z wirtualnymi fotonami w zderzaczach e+e-, ale z realnymi fotonami z bardzo silnych wiązek laserowych też już takie zjawisko obserowano.

3) Wprowadzenie przyspieszenia do rozumowania to zupełnie co innego, niż wprowadzenie funkcji falowej! Kłania się rozróznienie pomiędzy definicją, a postulatem. Jeżeli mówisz, że przyspieszenie to zmiana prędkości podzielona przez czas w którym zaszła, to nie wprowadzasz żadnego nowego bytu, po prostu definiujesz pewne pojęcie. Wiadomo jak mierzyć doświadczalnie prędkość i czas, można to zawsze zrobić i coś dostać. To nie jest żaden model ani prawo fizyki, dokąd nie zaczniesz czegoś twierdzić o własnościach tego przyspieszenia (na przykład, że w swobodnym spadaniu jest takie samo dla wszystkich obiektów) to już masz prawo fizyki, ale dokąd masz gołą definicję, to nie ma żadnego problemu. Co innego jeżeli postulujesz istnienie funkcji falowej: wprowadzasz w ten sposób nowy byt, którego eksperymentalnie nie jesteś w stanie bezpośrednio pokazać ani zmierzyć. Wprowadzasz go po to, że przy jego pomocy interpretujesz wyniki eksperymentów i przewidujesz wyniki kolejnych – ale to nie dowód, że takie coś istnieje! Jest to właśnie model matematyczny.

Owszem, bywa że model staje się rzeczywistością – na przykład wspomniane fotony. Planck uważał je za model. Einstein uważał je za model, chociaż zjawisko fotoelektryczne było mocną wskazówką. Większość fizyków je za model uważała nawet Arthur Compton. I własnie Comptonowi się udało zrobić eksperyment, w którym okazało się, że można fotony „zobaczyć”, że one są fizyczne jak najbardziej. Może i ktoś kiedyś znajdzie sposób na zmierzenie funkcji falowej i pokaże, że jest realna. Ale na razie jest modelem, nie fizyką.

narciarz2 06.08.2012

„Ale światło dwóch laserów można już doprowadzić do interferencji”.
To znaczy, ze moj znajomy mial dobra intuicje. Czy moge poprosic o odnosnik do oryginalnych prac, zeby mu poslac?
.
„Fotony mogą oddziaływać między sobą jak najbardziej…”
.
Mi chodzilo o zaproponowanie prostego eksperymentu, ktory mozna pokazac w Centrum Kopernik. przypuszczam, ze maja tam pokazy slusznosci praw Newtona, albo prawa powszechnego ciazenia (wszystkie jablka i gruszki spadaja tak samo). Tutaj tez mamy Prawo Natury, ktore wydaje sie proste (bozony chca byc w tym samym stanie). No, to ja proponuje prosty pokaz, zeby to zademonstrowac dzieciom. Niech zapamietaja. Bierzemy dwa laserki „made in China”. Oba produkuja strumienie bozonow bardzo wysokiej jakosci. Trudno znalezc lepsze bozony w gospodarstwie domowym. Bozony „sie lubia” oraz „chca” byc w tym samym stanie, czy tak? Wiazki powinny sie zlac w jedna, czy tak? Chyba dobrze rozumiem po polsku? No, to krzyzujemy wiazki. Dziala? Nie dziala. (Nie zrobilem tego pokazu, ale jestem pewien wyniku. Moze ktoreys czytelnik sprawdzi.)
.
Prawa Natury maja dzialac w praktyce. Co to za Prawo Natury, co nie dziala? O to mi chodzi. Supersymetrii nie przetestujemy, bozonu Higgsa nie zrobimy, ale proste pokazy mozemy zrobic i one powinny pokazywac, ze Prawa Natury obowiazuja.
.
A jesli pokazy nie dzialaja, to cos tu jest nie w porzadku. Pytam, co jest nie w porzadku? Na to chcialem zwrocic uwage.

Hazelhard 06.08.2012

@JMP i N2

Jednym z bardziej frapujących zjawisk fizycznych jest dyfrakcja fotonów rentgenowskich (długość fali ok. 1 A) na krysztale. Odpowiednio ustawiając krystaliczne monochromatory można uzyskać fotony o koherencji na 10 mikronach, albo na 10 nm. Jest to oczywiście wielkość umowna, bo foton traci koherencję stopniowo w czasoprzestrzeni. Jak to się dzieje? Za małą mam głowę, żeby to zrozumieć… 🙁
JMP 07.08.2012

Panie narciarzu,, ja proszę błagam, niech Pan spróbuje jakoś ściślej formułować pytania i poglądy. Fizyk Pan podobno jesteś, to umieć powinieneś. Bo ja już nic nie rozumiem, co Pan chcesz robić z tymi dwoma laserami?
a) doprowadzić do interferencji ich światła?
b) zaobserwować rozpraszanie foton-foton?
c) zrobić kondensat Bosego-Einsteina z ich fotonów?
d) jeszcze coś innego?

Co do diód to Pana kolega miał złą intuicję: diodami się to nie uda, bo światło koherentne nie jest (ścislej: uda się prawdopodobnie, ale czas życia obrazów interferencyjnych będzie za któtki, żeby je zaobserwować). Natomiast laserami – owszem, da się: R. L. Pfleegor and L. Mandel, „Interference of independent photon beams”, Phys. Rev. 159 (1967) 1084, na przykład. I umówmy się, że robię to ostatni raz, na przyszłość nauczy się Pan używać usługi Google scholar i będzie sobie sam takie rzeczy wyszukiwał. To naprawdę łatwe.

@hazelhard
Nie sposób się nie zgodzić. Cała fizyka cząstek, to są rzeczy, które się w pale człowiekowi nie mieszczą, kompletnie nielogiczne i nieintuicyjne. Ale co poradzić, takie są… Dlatego, jak już mi się uda sobie samemu jakiś chociaż mały kawałek w głowie ułożyć, to próbuję się tym jakoś podzielić, może i nieudolnie.
hazelhard 07.08.2012

@JMP and N2

Bardzo przestrzegam przed prostymi eksperymentami z diodami, laserami i dziurkami. Dyfrakcja na krawędziach płata figle- stabilność mikronowa jest potrzebna, żeby nie obserwować „cudów”.
narciarz2 07.08.2012

„Bo ja już nic nie rozumiem, co Pan chcesz robić z tymi dwoma laserami?”
.
Rzecz najprostsza na swiecie. Chce wyprowadzic wniosek z Pana artykulu i zaproponowac prosty test tego co Pan napisal. Jesli umiem czytac po polsku, to z Pana artykulu wynika to, co zaproponowalem. Ja nie probuje odkryc nowej fizyki. Ja tylko probuje Panu wykazac, ze sformulowania Panskiego artykulu pozostawiaja bardzo wiele do zyczenia. Mi sie to wydaje wazne, bo popularyzcja fizyki i w ogole nauki to bardzo potrzebne i odpowiedzialne zadanie.
.
„na przyszłość nauczy się Pan używać usługi Google scholar”
.
Drogi Panie. Jest ogolnie przyjete w srodowiskach naukowych i nie tylko, ze jesli ktos cos mowi, to mozna tego kogos uprzejmie zapytac o informacje. Poniewaz Pan napisal cos, o czym ja nigdy nie slyszalem, to pozwolilem sobie poprosic o szczegoly, zachowujac najgrzeczniejsza forme. Bardzo Panu dziekuje za udzielenie mi informacji, i bardzo ubolewam nad tym, ze udzielajac odpowiedzi, odrobine przekroczyl Pan standardy grzecznosci. Jeszcze raz dziekuje.
narciarz2 07.08.2012

@Hazelhard:
Dyfrakcja na krawędziach płata figle– stabilność mikronowa jest potrzebna, żeby nie obserwować „cudów”.
.
Wiesz, ja kilka lat pracowalem w laboratorium, gdzie glownie zajmowalm sie interferowaniem i kombinowaniem wiazek laserowych o rozmiarac pol metra. Rzeczywiscie, dokladnosc i stabilnosc musi byc super. Z drugiej strony, efekty krawedziowe, choc trzeba o nich pamietac, to nigdy nam nie zaklocaly snu. Mozna sie ich praktycznie pozbyc „zmiekczajac” krawedzie wiazki laserowej.
.
Ja mysle, ze o tym mozna z pozytkiem podyskutowac, ale moze nie na tym forum.

hazelhard 07.08.2012

@N2
He, he, Szczęściarzu! Używałeś oczywiście laserów gazowych. Diody laserowe świecą niby laserowo, ale nie do końca. Rozbieżność pionowa wiązki wychodzącej z pólprzewodnika może wynosić kilkanaście stopni. Dopiero odpowiednia kolimacja daje wiązkę równoległą, ale nie do końca koherentną. Mody też nie są całkiem stabilne.
Ale to i tak pikuś w porównaniu z LEDami, o których też wspominałem.

narciarz2 07.08.2012

„Używałeś oczywiście laserów gazowych.”
.
Wszelakich. „Uzywales” to troche na wyrost. Nalezalem do zespolu. Ja robilem software, analize danych, oraz dostarczalem niektorych pomyslow. Inzynierowie-optycy ustawiali optyke na stole optycznym i robili inne hokus-pokusy od ktorych szczeka mi opadala. Wewnetrzne szczegoly kostrukcji laserow mnie nie dotyczyly. Usilowalem spamietac, ale glownie uzywalismy nazw fabrycznych. Powiedzmy, Phase-4 etc.
.
Szczegoly i zdjecia sa tutaj. Polecam te opowiesc z powodu fotografii, bo ladne i pokazuja nauke w dzialaniu, a nie z perspektywy „Scientific American”. Interesujacy jest takze zakonczenie. Natychmiast po sukcesie i publikacji, zespolowi zabrano ten projekt i oddano zupelnie innemu zespolowi, ktory zaczal od poczatku. Po jakims czasie dwu z czterech autorow wywalono z pracy, co dalo mi okazje do zajecia sie czyms innym. Jesli myslisz, ze tylko w polskiej nauce na stanowiskach mangerskich pracuja barany, to jestes w bledzie. Tutaj ich tez nie brakuje. W nauce jak gdzie indziej, im wyzej, tym gorsza swolocz. Tak czy inaczej, polecam fotografie. Plik jest spory, wiec trzeba odczekac zanim sie zaladuje.
. http://www.pas.rochester.edu/~skulski/Presentations/Wojtek_Tiling_Sep_18_2009.ppt
wirr 07.08.2012

Witam !
Nie jestem fizykiem,ale jestem ciekawy :), dlatego proszę darować laicki język 🙂
Lederman, w swojej znanej książce Boska Cząstka, to co się dzieje w akceleratorze określił „czarną skrzynką” i stwierdził, że możliwa jest jedynie obserwacja efektów zderzeń. Oczywiście na jej podstawie można stwierdzić, z dużym prawdopodobieństwem, co się z czym zderzyło.
Ale jakie są poglądy na to co się rzeczywiście dzieje w tej czarnej skrzynce?
Dlaczego w efekcie uderzenia w jakąś cząstkę powstaje inna, lub klika cząstek, które w skład danej cząstki wcale nie wchodzą?
Dlaczego rozpad może przebiegać na kilka sposobów?
Cytat:
„neutrino uderza w jądro i powstaje elektron i pobudzone jądro.”
Skąd , do jasnej kici, powstaje nagle elektron w jądrze, jeżeli nikt przy zdrowych zmysłach nie twierdzi, że protony i neutrony składają się z elektronów?
Podobnie z innymi przypadkami zderzeń. Cząstki wyskakują z akceleratora jak króliki z kapelusza. Skąd się biorą?
eternal 07.08.2012

@W:
nikt przy zdrowych zmysłach nie twierdzi, że protony i neutrony składają się z elektronów?
.
Miales na lekcjach fizyki w szkole cos o „promieniowaniu beta” i jego zrodle?
.
Jesli z kolei pytasz: jak to mozliwe ze A sklada sie z B i C, to wez bateryjke 9V, podlacz 2 druciki odpowiednio do + i – po czym wloz drugie konce obu do naczynka z woda…

wirr 08.08.2012

Eternal.
Ktoś już to zdaje się powiedział, że „nie wykorzystasłeś okazji aby siedzieć cicho”.
Przeczytaj, doczytaj, ogólnie: doucz się. Fizyki i chemii.
I proszę nie ciąg tego. Nie róbmy onetu.

eternal 08.08.2012

A, ktos Ci juz odpowiedzial. „Stad wiemy ze mamy teorie” – I rest my case.

JMP 08.08.2012

@wirr
To jest takie bardzo dobre pytanie, na które nie za bardzo wiadomo jak odpowiedzieć… Aktualna odpowiedź jest taka, że przestrzeń wypełniona jest czymś, co się nazywa polami kwantowymi: każdy rodzaj cząstki ma swoje pole. Te pola mogą ze sobą oddziaływać, czyli wymieniać jakoś między sobą energię. A cząstki, takie jak obserwujemy w eksperymencie, to są widoczne manifestacje drgań takiego pola. Czyli: jeżeli nagle w jądrze pojawił się elektron, to znaczy, że pole elektronowe w tym miejscu zostało pobudzone do drgań, przez zaburzenia jakie pojawiły się innych, oddziaływujących z nim polach, i te drgania ujawniły nam się jako cząstka.

Czyli możesz na to patrzeć tak: wszędzie, w całej przestrzeni czają się „potencjalne” elektrony, którym brakuje tylko energii, by się ujawnić. Jeżeli coś dostarczy tej energii, to mają szansę z „potencjalnych” zmienić się w „prawdziwe”.

Ja wiem, że to brzmi dziwacznie, ale tak to się wydaje wyglądać.

wirr 08.08.2012

Dziękuję za odpowiedź.
Jeszcze jedno.
Przyjmijmy, że jest tak jak napisałeś. Niech sobie ten elektron siedzi w swoim polu kwantowym. Pole rozciąga się w całej przestrzeni, tak?
To po co, aby „wybić” elektron z tego pola należy przywalić akurat w jądro atomu? Nie ma tu żadnej logiki.
Logicznie to byłoby bombardować bezpośrednio próżnię. W miarę wzrostu energii powinny się, w wyniku tego bombardowania, pojawiać cząstki z poszczególnych pól kwantowych. Aż do pola Higgsa.

JMP 08.08.2012

Ale nie musisz przywalać w żadne jądro atomu. Możesz wybić elektron z próżni. Puszczasz po prostu foton o dostatecznie wysokiej energii w obszar silnego statycznego pola elektrycznego. I ten foton nagle Ci się zmienia w parę elektron-pozyton. Obie cząstki pojawiły się „z próżni”.

Teraz: ważne jest, że w takim procesie muszą być spełnione rozmaite zasady zachowania. Z ich powodu nie możesz wybić elektronu z próżni nie pozostawiając czegoś o dodatnim ładunku na jego miejscu. Z tego też powodu potrzebujesz tego zewnętrznego pola: jeżeli się przeprowadzi rachunki, to się okaże, że nie można fotonu zamienić w parę elektron-pozyton w taki sposób, żeby jednocześnie spełnione były zasady zachowania: energii i pędu. Zewnętrzne pole „przejmuje na siebie” część energii, umożliwiając w ten sposób spełnienie zasad zachowania i zajście tego procesu.

wirr 08.08.2012

Ok! Brzmi logicznie.
No, to popatrzmy teraz na promieniotwórczość naturalną. Bez energii zewnętrznej, bez jakiejkolwiek przyczyny ( zdarzenie akazualne) neutron rozpada się na proton i elektron i jeszcze na dodatek neutrino elektronowe.
Mechanizm?
Wracam do początkowego pytania co się stało z neutronem?Pękł? Przecież kwarków nie da się rozdzielić, ponieważ oddziaływania silne rosną wraz z odległością.
Skąd z jądra (z neutronu) wypadł elektron?
Wiem, że masy, pędy, wszelkie liczby kwantowe się zgadzają. Że wszystko pasuje. Ale jak to przechodzi z jednej cząstki na drugą? O ile w ogóle cos przechodzi.
Czy to nie jest wystarczający dowód ( lub konieczny powód) na istnienie glębszej struktury?
JMP 08.08.2012

Nie, nie pękł. To, co się stało, to jeden z kwarków wytworzył wirtualny bozon W. Bozony W są bardzo ciężkie, więc tak wielkie naruszenie zasady zachowania energii trwa naprawdę krótko. Na ogół kwark natychmiast to wirtualne W z powrotem wchłania i wszyscy udają, że nic się nie wydarzyło.

Ale czasami nawet tej krótkiej chwili starczy, żeby to wirtualne W rozpadło się na elektron i (anty)neutrino (przekazało swoją energię odpowiednim polom). Jeżeli okazuje się, że po takim rozpadzie mamy konfigurację dozwoloną przez zasady zachowania energii i pędu, to to gorszące zajście „ulegalnia” się i masz rozpad promieniotwórczy. Wszystko jest konsekwencją faktu, że masz pola, które w każdej chwili są gotowe „wypączkować” cząstkami, jeżeli tylko będzie na to energia. A nawet jeżeli jej nie ma – tylko wtedy te pączkujące cząstki będą wirtualne i prawie natychmiast znikną. Zwykle bez konsekwencji, ale czasami konsekwencje pozostaną, jak w tym wypadku.

wirr 08.08.2012

Jeżeli Ci się nie znudziło- ale sam zacząłeś tym artykułem, to pozwolisz, że bedę brnął dalej.

Sam nie wiem czy pytać co oznacza „kwark wytworzył bozon W” bo muszą paść pytania: z czego i w jaki sposób. Wytłumaczyłeś mi, że wystarczy odpowiednia energia by z istniejącego pola kwantowego wybić wirtualną cząstkę lub może trafić w nią w chwili utworzenia. Taki model nie przewiduje chyba „wytworzenia” jakiejś cząstki wirtualnej przez cząstkę istniejącą? Przecież kwark jest chyba cząską stabilną? Napisałeś „wytwarza”, a nie „rozpada się” No to jak „wytwarza”?
Dalszy opis rozpadu jest już logiczny.

JMP 08.08.2012

Dobrze, skrótu myślowego użyłem, którego fizycy używają. Kwark oddziływał z polem W, czego efektem było wytworzenie wirtualnego bozonu. Bozon W nie może tak sobie pojawić się z próżni, ze względu na zasadę zachowania ładunku. Ale jeżeli jest pod ręką akurat kwark, i można od niego „pożyczyć” ten ładunek potrzebny do wytworzenia wirtualnej cząstki, to takie wirtualne W może się pojawić.

Oczywiście próżnia może wyłonić też wirtualną parę cząstek W+ i W- (podobnie jak może wyłonić parę e+ e-) – ale po pierwsze jest to duuużo mniej prawdopodobne, z powodu olbrzymich mas, a po drugie „ulegalnienie” energetyczne takiej sytuacji też wymagałby, aby jedno z tych wirtualnych W natychmiast z czymś oddziaływało. Czyli, i tak potrzebny jest w okolicy jakiś obiekt, który przejmie jego ładunek, i dostarczy energii dla powstałych z drugiego W: elektronu i neutrina.

wirr 09.08.2012

No to fajnie.
Po 400 latach poszukiwań a-tomu, licząc od Galileusza, i 2500 licząc od Demokryta, odkryliśmy, że na samym dnie prawdopodobnie nie ma nic.
Dokładniej nic materialnego. Jest jedynie „wirtualna potencja” z której materia wyskakuje (wyskoczyła kiedyś) jak królik z kapelusza.
Wobec takiej konkluzji ustalenie czy w kwarku znajdują się jeszcze jakieś sprężynki( niektóre dodatkowo zwinięte), lub czy każda cząstka ma supersymetrycznego brata bliźniaka, wydaje się być całkiem drugorzędne.

Wg mnie ( jeżeli to co wyżej pisaliśmy to prawda) to pozostaje odpowiedź na dwa fundamentalne pytania:
1.Jak i kiedy powstały pola kwantowe z których wyskakują wirtualne cząstki?
2. Jak i kiedy powstały prawa fizyki, które rządzą tymi polami?
Na zdrowy, chłopski rozum powinny powstać wcześniej niż te pola.
No i trzecie, ostateczne pytanie 🙂 Czy odpowiedź na pytanie drugie to jeszcze fizyka?

Robert Kowalski 09.08.2012

Gratuluję znakomitego artykułu!

I może trochę off-topic ale chyba nie za bardzo…
Bardzo możliwe, że stoimy własnie u progu wielkiego przełomu, który zmieni bieg naszej cywilizacji: usunie jedne problemy i pewnie stworzy nowe. Chodzi o syntezę jądrową w temperaturze pokojowej (LENR). Po rewelacjach Rossiego i jego eCata, zaczynaja się pojawiać coraz to nowe artykuły prasowe, prace i prototypy potwierdzające, że Pons i Fleischmann chyba tak nie do końca się mylili.

Zapraszam do lektury:
http://www.usnews.com/news/blogs/at-the-edge/2012/08/08/new-burst-of-energy-could-bring-cold-fusion-to-front-burner
i tu:
http://oilprice.com/Energy/Energy-General/New-LENR-Machine-is-the-Best-Yet.html

Najlepsze w tym wszystkim jest to, że fizycy jądrowi z tzw. głównego nurtu (czyli ci walczący o miliardy na tokamaki) idą w zaparte i twierdzą, że coś takiego nie jest możliwe, podczas gdy jednocześnie pewnie już niedługo w sklepie za rogiem będzie można kupić boiler podgrzewający wodę w oparciu o syntezę jądrową, który będzie to robił z pełna nieświadomością tego, że to jest niemożliwe.
I przypomina mi się tu urocza anegdota z Galileuszem i ówczesnymi fizykami. Otóż pokazywał on im plamy na słońcu, a oni twierdzili że to jest niemożliwe, gdyż jest to sprzeczne z obowiązującą fizyką…

narciarz2 10.08.2012

@Robert Kowalski.
Wpisu na temat LENR nie mozna zostawic bez komentarza. Pozwole sobie powtorzyc z niewielkimi zmianami to, co napisalem pod artykulem Hazelharda.
.
Do oceny LENR i innych podobnych ja stosuje „kryterium dwu cudow”. Jesli ktos oglasza jakies niezwykle i zaskakujace odkrycie, czyli cud, to ja z gory nie skreslam. Rzadko, bo rzadko, ale czasami taki cud zwiastuje jakis przelom. Trzeba zachowac sceptycyzm i sie dokladnie przyjrzec. Kto wie, moze odkrywca ma racje i odkryl cos epokowego?
.
Jesli jednak odkrywca oglasza cud, a przy okazji takze drugi cud, to praktycznie z pewnoscia mamy do czynienia z ignorantem. Jesli zas odkrywca przy okazji oglasza trzeci cud, to mamy do czynienia z oszustem. Oszustowi nie przeszkadza mnozenie cudow, bo oszust chce przekonac tylko ewentualnych pieniadzodawcow. Czesto mozna znalezc jakiegos bogatego idiote albo agencje rzadowa (n.p. wojsko) ktore pomimo bijacej w oczy liczby cudow jednak da forse „na wszelki wypadek”. Oszustowi tylko o to chodzi, wiec bedzie szedl w zaparte i mnozyl cuda az do skutku.
.
W przypadku zimnej fuzji na poczatku byl jeden cud. W warunkach ziemskch miala zachodzic reakcja, ktora zachodzi we wnetrzu Slonca, a i tam dosc niechetnie. (Sloncu zajmuje miliardy lat, zeby zuzyc istotna czesc swojego paliwa, wiec reakcja fuzji zachodzi bardzo powoli nawet tam.) Zaraz potem dolaczyl sie drugi cud: reakcja zachodzila w naczyniu, ale produktow fuzji nie bylo. Nie bylo ani promieni gamma, ani neutronow. A powinny byc, bo stopienie sie jader deuteru jest bardzo dobrze znanym procesem i wiadomo, co powinno wylatywac i w jakiej ilosci. A tu cud: nie ma produktow. W celu wyjasnienia cudu #2 odkrywcy postulowali cud #3, czyli jakies nowe i dotad nieznane mechanizmy reakcji jadrowych. Cos za duzo tych cudow. Cud #2 polozyl sprawe. Zupelnie, jakby nie nie bylo dosc cudu #1, ktory gwalci podstawowe zasady mechaniki statystycznej i reakcji w ogole, nie tylko jadrowych. No, ale w jeden cud moznaby jeszcze uwierzyc na tyle, zeby go przebadac, co oczywiscie zostalo zrobione szybko i w wielu osrodkach naukowych. I szybko sie okazalo, ze cud #1 rozwial sie w nicosci.
.
Polecam ksiazke „Sun in a bottle”, gdzie jest caly rozdzial na temat zimnej fuzji i jak sie wtedy rozwijala akcja. Czyta sie jak kryminal. Ksiazke mozna kupic w Amazonie. Warto. Zimna fuzja to maly pikus, bo jest jeszcze ITER. To na temat ITERu jest ta ksiazka, zas zimna fuzja zostala tam podsumowana tylko dla kompletu.

narciarz2 10.08.2012

Moze jeszcze krotkie wyjasnienie, dlaczego „synteza jądrowa w temperaturze pokojowej (LENR)” to jest bullshit. Najkrocej mowiac, chodzi o przejscie przez bariere. (Tutaj pan Kowalski juz zapewne przestal rozumiec, za co przepraszam.) Po to, zeby dwa jadra mogly sie zlac, musza sie zblizyc na odleglosc tak mala, zeby przyciagajace sily jadrowe je do siebie przyciagnely, co doprowadzi do sklejenia, w wyniku czego wyzwolona bedzie energia. Jednak przyciagajace sily jadrowe maja krotki zasieg. Natomiast jadra sa obdarzone ladunkiem elektrycznym, na skutek czego sie odpychaja. Trzeba wiec je zmusic, zeby pomimo odpychania znalazly sie tak blisko, zeby sily jadrowe je ze soba skleily. Jedynym znanym sposobem takiego zblizenia jest wystrzelenie jader naprzeciw siebie. To znaczy, ze jadra (a co najmniej jedno) musi sie szybko poruszac. Cos musi to jadro wprawic w ruch. W Sloncu tym czyms jest temperatura osrodka (15.7 milionow stopni wedlug Wikipedii, artykul pod tytulem Sun), ktora nadaje jadrom energie kinetyczna, ktora wystarcza do pokonania bariery odpychajacej. Trzeba przy tym zauwazyc, ze fuzji podlegaja tylko jadra z „dalekiego ogona” rozkladu termicznego opisanego funkcja Maxwella-Boltzmana, czyli e^(-E/kT). Temperatura we wnetrzu Slonca jest na tyle niska, ze to sa bardzo nieliczne jadra. Gdyby temperatura byla wyzsza, czyli gdyby jadra w tym ogonie byly bardziej liczne, to fuzja zachodzilaby szybciej i Slonce juz dawno by wypalilo swoje paliwo. W takim wypadku nie byloby zycia na Ziemi. Tak wiec nasze istnienie jest wynikem tego, ze temperaturze 16 milionow stopni energia kinetyczna jest na tyle nizsza od bariery, ze fuzja co prawda zachodzi, ale zachodzi bardzo powoli.
.
Teraz wezmy temperature pokojowa. Tez jest temperatura, tez jest rozklad M-B, i tez ma ogon, ktory takze siega do energii wymaganych do fuzji. Ale w tym ogonie jest duzo mniej jader. Prosze sobie policzyc stosunek dwu funkcji e^(-E/kT1) oraz e^(-E/kT2), gdzie T1 to jest 16 milionow, zas T2 = 300. Wyjdzie liczba tak mala, ze na akt fuzji bedziemy czekac dluzej, niz czas istnienia Wszechswiata.
.
Czy jest jakies wyjscie z tej sytuacji? Sa dwa. (1) Mozna podwyzszyc temperature, albo (2) mozna obnizyc bariere. Podwyzszenie temperatury nawet do kilku tysiecy stopni nie wystarcza. Potrzebne sa jeszcze wyzsze temperatury, co naukowcy probuja zrobic budujac ITER. Jak wiadomo, do ITERu jeszcze daleka droga, i ITER bynajmniej nie nalezy do pola zwanego LENR. Pozostaje (2), czyli obnizenie bariery. To wlasnie jest domena LENR, gdzie bariere probuje sie obnizyc wbudowujac jadra deuteru do sieci krystalicznej palladu, albo podobnymi metodami. Obnizenie bariery odzialywaniami chemicznymi jest to zjawisko swietnie znane i nazywa sie „kataliza”. Kataliza wystarczy do wzmocnienia reakcji chemicznych, ktore tez rzadone barierami. Ale bariery chemiczne sa rzedu elektronowoltow, wiec ich modyfikacja o elektronowolty ma ogromny wplyw na ich prawdopodobienstwo. Cale przemysly zostaly zbudowane w oparciu o katalize.
.
Trzeba pamietac, ze metody chemiczne operuja energiami rzedu pojedynczych elektronowoltow. O tyle mozna obnizyc bariere. Natomiast bariera pomiedzy jadrami to miliony elektronowoltow. Obnizenie bariery z jednego miliona do (jeden minus dziesiec) ma zaniedbywalny wplyw na czynnik Boltzmana, co latwo policzyc na kalkulatorze. Z tego wynika, ze zadna chemia nie moze przyspieszyc tempa zachodzenia fuzji jadrowej.
.
W powyzszym wywodzie pominalem roznice pomiedzy fuza D-T, o ktora chodzi w LENR, cyklem CNO zachodzacym w Sloncu, oraz bezposrednim spalaniem wodoru. Astrofizycy moga sie spierac o szczegoly, ale w tym wywodzie idzie o rzedy wielkosci. Podstawymi liczbami sa „17 milionow” w porownaniu do „300” (jesli o temperature) oraz „milion” w porownaniu do „jeden” (jesli idzie o bariery jadrowe i mozliwosc ich chemicznego obnizenia). Reszte zalatwia funkcja eksponent w czynniku Maxwell-Boltzmana, ktora calkowicie gasi ogon i wyklucza zachodzenie fuzji. Taka ta funkcja jest, niestety. A moze na szczescie. Gdyby funkcja byla inna, to fuzja by spontanicznie zachodzila w wodzie morskiej i cala Ziemia by sie ugotowala.
.
Z powyzszego wynika, ze dwie mozliwosci wywolania LENR zostaly wykluczone. Trzecim wyjsciem jest modlitwa, a czwartym falszowanie wynikow i pisanie klamliwych artykulow na temat LENR. Na gruncie racjonalnej nauki odrzucic trzeba pierwsze dwa rozwiazania, wiec pozostaja tylko trzecie oraz czwarte.
narciarz2 11.08.2012

Napisalem juz dwa komentarze, jeden krotszy a drugi troche dluzszy. Jednak pioro swedzi po przeczytaniu, ze mozliwe sa „phonon-moderated hydrogen reactions”, ktore zamieniaja protony na neutrony. Jak juz napisalem, mamy do czynienia z rzedami wielkosci. Fonony maja energie elektronowoltow, zas reakcje jadrowe maja skale megaelektronowoltow. To po pierwsze. Po drugie, brak jest mechanizmu, ktory by przeniosl oddzialywanie od fononow do protonow, czyli jader wodoru. Jedno odzialywuje przez zewnetrzne powloki elektronowe, a drugie siedzi w srodku tych powlok bardzo od nich daleko.
.
„New LENR Machine is the Best Yet”. Jakiej trzeba bezczelnosci, ze by zalozyc firme, ktora ma produkowac kolejne wcielenie perpetuum mobile…. Zastraszajacy jest poziom ignoracji publicznosci, ktora cos takiego bierze serio.
m 11.08.2012

Witam serdecznie. Ja spośród tych absolwentów szkoły średniej. Bardzo chciałabym zrozumieć o czym jest ten artykuł. Bardzo. Ale nie mogę. Odpadam po pierwszych technicznych akapitach.

Kojarzy ktoś Khan Academy? Czy w Polsce znalazłby się fizyk, który zrobiłby wykłady na youtube „po polsku” dla zwykłych ludzi? Osób, które chcą zrozumieć tę piękną naukę jaką jest fizyka, jest dużo więcej niż komukolwiek się wydaje.

Ładnie proszę…
Robert Kowalski 14.08.2012

@narciarz2

Przyznam, że nie spodziewałem się, że mój nieco żartobliwy post wzbudzi w tobie aż takie emocje, lecz niepotrzebnie. Dziękuję za wyjaśnienie na na czym polegają synteza jądrowa, bariera potencjału, cuda, kataliza, funkcja Maxwella-Boltzmana i bullshit, Z pewnością, pan Kowalski coś z tego zrozumiał.
.
Błąd w twoim rozumowaniu polega na tym że zakładasz iż tylko to, co jest zgodne z obowiązującą fizyką jest możliwe, natomiast to, czego ona dziś nie przewiduje – nie. Czasami to jest prawda, a czasami nie.
.
Przyjrzyjmy się na czym polega spór:
1. Fizycy z tzw głównego nurtu twierdzą, że jedynym bezpiecznym sposobem wydobycia energii z wnętrza atomu jest kontrolowana reakcja syntezy jądrowej. Ze względu na barierę potencjału możliwe jest to wyłącznie poprzez zastosowanie wysokich temperatur. Innej mozliwości nie ma.
2. Fizycy zajmujący się LENR są przekonani, że są na tropie nowego typu reakcji jądrowych poprzez które uzyskamy enerię z jądra atomu, a które przebiegają – nazwijmy to obrazowo – w sposób mniej gwałtowny, choć i też z mniejszym zyskiem energetycznym (np. w oparciu o fonony, choć są też i inne koncepcje).
.
Skąd się wzięło to całe zamieszanie wokół LENR (zimna fuzja – jak nazwali to dziennikarze, CECR, etc. – w wynajdywaniu nazewnictwa panuje tu dość duża swoboda)? Otóż od czasów pierwszych eksperymentów Ponsa i Fleischmanna zauważono, że w pewnych warunkach (np. gdy przepuszczamy wodór przez gęstą siatkę z niklu) wydziela się duża ilość ciepła. Ilość wydzielanego ciepła jest na tyle duża, że nie daje się to w żaden sposób wyjaśnić poprzez znane egzotermiczne reakcje chemiczne. Przyjęto roboczo, że mamy do czynienia z jakimś nieznanym typem reakcji jądrowej. Nazwano ją LENR – czyli niskoenergetyczne reakcje jądrowe, które to – zdaniem badaczy – przebiegają nieco inaczej niż te klasyczne, znane nam chociażby z bomby wodorowej czy tokamaków, a które opisujesz. Gdyby bowiem działy sie tam „zwykłe” procesy syntezy, to obserwowalibysmy chociażby wysokoenergetyczne promieniowanie, czego tam nie ma.
.
Jest kilka prób wyjaśnienia tego zjawiska. Jedną z nich jest teoria Widoma-Larsena, inna zaproponowana przez Michaela McKubre. W sumie jednak zajmujący się tym zjawiskiem fizycy czują że są na tropie czegoś przełomowego, co wciąż jednak wymyka się jakiemuś precyzyjnemu teoretycznemu ujęciu. Są już nawet prototypy działających urządzeń, które przez całe dnie generują wysoką temperaturę, ale tak na prawdę nikt nie rozumie, co się tam w środku dzieje.
.
Ale nie na tym problem polega, że ci naukowcy błądzą, że – być może – idą fałszywymi ścieżkami i nie są w stanie precyzyjnie objaśnić z czym mają do czynienia, że nawet – i znów być może – jakaś prosta reakcja chemiczna myli im się z reakcjami jądrowymi. Problem polega na tym, że jest pewna grupa „fizyków”, którzy uważają się za tych, co to zgłębili tajemnice materii i Wszechświata, a wszystkich innych z pogardą traktują jako poszukiwaczy perpetum mobile. I tu doszło do rzeczy niewyobrażalnej: została nałożona blokada na publikowanie w renomowanych czasopismach wszelkich badań dotyczących LENR. W rezultacie, od czasu odrzucenia eksperymentu Ponsa i Fleischmanna badacze LENR funkcjonują poza oficjalną fizyką, publikując swoje prace w niszowych periodykach lub internecie. I jeśli już mówimy o emocjach to przyznam, że to własnie wywołuje we mnie naprawdę dużą niechęć.
.
A wyzywanie od „idiotów”, „ignorantów”, „oszustów” i to „bezczelnych” w dodatku, jest naprawdę zbędne.

Jerzy Michał Pawlak: Supersymetria21 min czytania

Problem

Fermiony i bozony

Hipoteza supersymetrii

Minimalny Model Supersymetryczny

Świat według supersymetrii

Supersymetria a ciemna materia

Poszukiwania supersymetrii

Bibliografia

67 komentarzy

Andrzej Markowski-Wedelstett: Kłopot

Krzysztof Bielejewski: Spełnia się koszmar Kaczyńskiego

JS: Przyzwoitości brak

Sławek: Sutanna w służbie polityki

Zbigniew Szczypiński: 50 lat polskiego kina

Zbigniew Szczypiński: W 45 rocznicę Sierpnia 80

Problem

Fermiony i bozony

Hipoteza supersymetrii

Minimalny Model Supersymetryczny

Świat według supersymetrii

Supersymetria a ciemna materia

Poszukiwania supersymetrii

Bibliografia

Powiązane

67 komentarzy