Niezwykły świat mikrocząstek

 

Wiemy z czasow szkolnych, że materia zbudowana jest z atomów. Jakie sa składniki atomu ilustruje rysunek obok. Napisy (po francusku)  informują: "W atomie elektrony... krążą wokół jądra... składającego sie z protonów... i z neutronów...., które same zbudowane sa z kwarków u i d... w granicach naszej aktualnej wiedzy." Podkreślam te ostatnią frazę, bowiem musimy mieć świadomość tego co już wiemy ale również tego, że wiele jest jeszcze do poznania.  Cząstki, których nie możemy obserwować bezpośrednio będziemy nazywać mikroczastkami. Rozumiemy przez to także obserwacje z użyciem wszelkiego rodzaju mikroskopów i innych urządzeń służących do obserwacji i pomiarów różnych obiektów. Mikrocząstka może pozostawić ślad, który da się zarejestrować w komorze jonizacyjnej, wywołać zaczernienie kliszy fotograficznej lub rozświetlenie ekranu  monitora. Nie znaczy to jeszcze, że dostępna jest naszym pomiarom. Kiedy bowiem próbujemy obserwować i mierzyć rożne cechy mikrocząstek, to dzieje się coś dziwnego - wydaje się jakby proces pomiaru zmieniał ich własności i okazują się dla mierzącego inne niż w stanie swobodnym.  Do mikrocząstek zaliczamy obiekty o rozmiarach porównywalnych z rozmiarami atomów i mniejsze. Są nimi elektrony i nukleony, czyli protony i neutrony, są nimi stany związane tych cząstek, czyli jądra atomowe, a także same atomy oraz cząsteczki.

W tym wykładzie jedynie "uchylimy rąbka tajemnicy" o tym niezwykłym świecie, który kieruje się prawami nieznanymi w świecie dostępnym naszym zmysłom, czyli makroskopowym. Dziedzina fizyki zwana mechaniką kwantową jest nauką abstrakcyjną i trudną, także pod względem stosowanego formalizmu matematycznego. Wiele problemów nie jest jeszcze rozwiązanych, inne rozwiązywane są numerycznie lub z zastosowaniem metod Monte-Carlo. 

Ważne jednak jest uświadomienie sobie, że utarte ścieżki poszukiwań naukowych czy rozwiązań technicznych mogą trafić na naturalne przeszkody wynikające z własności samej przyrody, a wtedy trzeba umieć zmienić sposób myślenia, by zrozumieć to, co nie da się dotknąć, zobaczyć lub zmierzyć.

 

---