Με τι να μοιάζουν άραγε τα σωματίδια όπως κουάρκ, φωτόνια ή γκλουόνια;

Posted: 1 Νοεμβρίου 2005 in Επιστήμη

Με τι να μοιάζει άραγε ένα κουάρκ, ένα φωτόνιο ή ένα γκλουόνιο; Κανένας δεν είναι βέβαιος όμως ο Jan-Henrik Andersen, ένας καλλιτέχνης στο πανεπιστήμιο του Μίτσιγκαν στις ΗΠΑ, έχει δημιου�?γήσει μια σει�?ά οπτικών εικόνων των στοιχειωδών σωματιδίων βασισμένων σε συνομιλίες που είχε με φυσικο�?ς στο Μίτσιγκαν. Η ε�?γασία του εκτέθηκε στο Fermilab κατά τη διά�?κεια του καλοκαι�?ιο�? και δημοσιε�?τηκε στο πιο π�?όσφατο τε�?χος του πε�?ιοδικο�? Symmetry.

α. Η κόκκινη καμπυλη είναι η καμπύλη Lame ; (x/a) m +(y/b) m=1 – που δίνει τη γενική μορφή σε ένα ελλειψοειδές – η οποία αποτελεί το γεωμετ�?ικό ό�?ιο κάθε σωματιδίου. β. Η μπλε καμπύλη δίνει την βαθμίδα του σπιν του σωματιδίου γ. Η κίτρινη καμπύλη είναι ίδια με το αρχικό περίγραμμα που βασίζεται στην καμπύλη Lame. δ. Η πράσινη καμπύλη αποτελεί τη βάση για τις ερμηνείες και τις αλληλεπιδράσεις με το πεδίο Higgs.
Ο Andersen χειρίστηκε την εξίσωση για την καμπύλη Lame — (x/a)m + (y/b)m = 1, όπου α και β είναι το μήκος του κύριου και του δευτερεύοντος άξονα και το m είναι ένας λογικός αριθμός — για να παραγάγει εικόνες και των κουάρκ και των λεπτονίων, που αποτελούν όλη την ύλη στο Καθιερωμένο Μοντέλο, και τα μποζόνια που μεταφέρουν τις θεμελιώδεις δυνάμεις. Έχουν συμπεριληφθεί ιδιότητες όπως είναι το σπιν, η μάζα, το φορτίο και το χρώμα. Για να δημιουργήσει τις εικόνες ο Jan-Henrik Andersen δούλεψε με τον David Gerdes, έναν πειραματιστή, τον Gordon Kane, ένα θεω�?ητικό, και την Sherri Smith, κοσμήτορα της Σχολής Τεχνών και Σχεδίου στο Μίτσιγκαν. Ο στόχος του προγράμματος ήταν να παρουσιαστούν τα σωματίδια με έναν φυσικό ακριβή τρόπο ενώ θα ήταν οπτικά ελκυστικός και τεχνικά εφικτός.

Στην εικόνα φαίνονται τα διάφορα κουάρκ. Κάθε κουά�?κ εικονίζεται με αριστερό και δεξιό σπιν, στα τρία χρώματα καθώς και στα τ�?ία αντι-χρώματα.
Η πρώτη γενεά των κουάρκ, τα πάνω και το κάτω κουάρκ αντιπροσωπεύεται από μια ενιαία καμπύλη στο χώρο, ενώ οι εικόνες των βαρύτερων, δεύτερης και τρίτης γενιάς παράγονται με την πρόσθεση αυτών των βασικών μορφών μαζί (σχήμα 2). Ο Andersen διατηρεί τις συμβάσεις της κβαντικής χρωμοδυναμικής και παρουσιάζει τα κουάρκ σε τρία χρώματα: τα κουάρκ είναι κόκκινα, πράσινα και μπλε. Τα αντι-κουάρκ είναι χρωματισμένα κυανά, μωβ και κίτρινα, ενώ τα ηλεκτρόνια και τα νετρίνα είναι άχρωμα. «Τα σωματίδια έπρεπε να έχουν την ίδια βασική μορφή, ενώ να φαίνονται οι διαφορές στη μάζα, την ομοτιμία και άλλα μεγέθη. Επίσης έπ�?επε να υπά�?ξει λογική συνοχή μεταξύ των σωματιδίων, όπως λέει το Καθιερωμένο Μοντέλο, αλλά το σχήμα έπρεπε επίσης να είναι ανοικτό στις ιδέες πέρα από το Καθιερωμένο Μοντέλο, όπως η υπερσυμμετρία και η θεωρία χορδών», λέει ο Andersen.

Σχήμα 3 Η εμφάνιση του τοπ κουάρκ βασίζεται σε μια σύγκρουση πρωτονίου-αντιπρωτονίου στον επιταχυντή Tevatron στο Fermilab
Παρήγαγε επίσης τις εικόνες σωματιδίων που δεν έχουν ανιχνευθεί ακόμα, όπως το γκραβιτόνιο, το μποζόνιο Higgs και υπερσυμμετρικά σωματίδια.
«Ο στόχος μας από την αρχή ήταν να κάνουμε κάτι περισσότερο από ελκυστικά κομμάτια της τέχνης», αναφέρει ο Gerdes. «Ελπίζουμε να έχουμε αναπτύξει μια εικονογραφική αντιπροσώπευση των στοιχειωδών σωματιδίων που να έχουν σαφήνεια και με αρκετή ακρίβεια, ώστε να γίνουν κατανοητά από τους ανθρώπους.»

Πηγή : Physics4u.gr

Σχολιάστε

Εισάγετε τα παρακάτω στοιχεία ή επιλέξτε ένα εικονίδιο για να συνδεθείτε:

Λογότυπο WordPress.com

Σχολιάζετε χρησιμοποιώντας τον λογαριασμό WordPress.com. Αποσύνδεση / Αλλαγή )

Φωτογραφία Twitter

Σχολιάζετε χρησιμοποιώντας τον λογαριασμό Twitter. Αποσύνδεση / Αλλαγή )

Φωτογραφία Facebook

Σχολιάζετε χρησιμοποιώντας τον λογαριασμό Facebook. Αποσύνδεση / Αλλαγή )

Φωτογραφία Google+

Σχολιάζετε χρησιμοποιώντας τον λογαριασμό Google+. Αποσύνδεση / Αλλαγή )

Σύνδεση με %s