Измерена два кварка

Два кварка („горе” и „доле”), две најсићушније мрвице материје које никад нико није видео, измерена су ових дана на најпоузданијем физичарском кантару. Мајушним састојцима протона и неутрона, који чине језгро сваког атома, сада је 20 пута тачније одређена тежина него у претходним мерењима.

Хоће ли то бити од користи у огледима који се, управо, изводе у највећем „сударачу честица”, смештеном у ЦЕРН-у надомак Женеве?

Све што постоји у космосу исписано је „азбуком атома”, честица чији је пречник тек десетомилионити делић милиметра, а тежина (боље рећи: лакоћа) милионити делић милијардито-милијардитог делића грама! И представља, чак, 99,99 одсто празнине! Шта ли би на то рекао славни Аристотел?

Још је Демокрит из Абдере пре готово две и по хиљаде година беседио: „Ништа не постоји осим атома и празнине”. Као што име казује: а-томос (недељив).Земља је саздана од, чак, 10⁵⁰ атома, а то је број у којем после „јединице” у строју једна за другом корачају 50 „нула”.

У истинитост предвиђања старогрчког мудраца уверили смо се 1981. када смо појединачне атоме први пут видели на „породичној фотографији” снимљеној скенирајућим тунелским микроскопом (STM).

А од чега су саздани атоми?

Нераскидиве везе

У самом средишту атома налазе се протони и неутрони (заједничким именом названи нуклеони), а кружним путањама унаоколо јурцају електрони. (Упамтите: протони се никада не распадају, у супртном наш опстанак био би доведен у питање). Али то није крај: 1964. двојица теријских физичара, потоњи нобеловац Мари Гел-Ман и Џорџ Цвајг наговестили су, независно један од другог, постојање кварка, основног састојка материје, који је – према садашњем сазнању – недељив. Нови а-томос.

Сваки протон и неутрон састоји се од три кварка који представљају само два одсто масе. Али за објашњење њихове грађе довољне су само две врсте, управо недавно измерене – „горе” и „доле”. Протон има два „горе” и један „доле”, а неутрон два „доле” и један „горе”, нераскидиво повезане најјачом силом коју преносе честице-гласници прозване глуони. Тајанствени и невидљиви „цемент” који, напросто, „забетонира” кваркове.

Мари Гел-Ман је име преузео, према преовлађујућем уверењу, из романа Џемса Џојса „Финеганово бдење”, у којем је неко узвикнуо: „Три кварка за мустера Марка”! Џорџ Цвајг је, радећи у поменутом ЦЕРН-у, предложио је назив – асови.

Сходно општеприхваћеном Стандардном моделу (теорија која објашњава устројство и космоса и материје), све честице материје су –– разврстане на кваркове (девет) и лептоне (девет), од којих су први прилично необично названи: „горе” и „доле”, „чудан” и „шармантан”, „врх” и „дно”. Несвакидашње надахнуће у крштавању које ионако служи једино распознавању и ничем више.

А како кварк може да се опази?

Заувек заточени

Никако. Никада нису слободни, ни раздвојени, нерастављиво су удружени у аветињске „сијамске двојке” и „тројке”. Замислите кутијицу коју нико није у стању да отвори, у којој су три челичне лоптице. Како год да је протресете или нагнете на било коју страну, увек закључите: унутра су три куглице. За сва времена заточени! (Сила која држи кваркове на окупу постаје јача што их више раздвајате)! Уосталом, у доба кваркова и лептона, у првом милијардитом делићу секунде после стварања космоса, густина је била толико велика да се размак између повезаних није разликовао од размака између неповезаних кваркова. Такво стање материје, „супа кваркова и лептона”, опажено је 2002. године у једном огледу.

У међувремену је претпостављено да се појављују у „четворкама” и „петоркама”, али није потврђено.

Први наговештај да кваркови, заиста, постоје стигао је из Станфорда (Станфордски линеарни акцелератор) 1968, а касније је установљено да је протон састављен од три.

Управо помињана „фатална привлачност” дуго је онемогућавала да се измери маса појединачног кварка. Најновије мерење, које је предводила теоријски физичар Кристина Дејвис, са Универзитета Глазгов (Велика Британија), заснивало се на задивљујућем математичком дочаравању у суперкомпјутеру. Установљено је да кварк „горе” тежи 2,01 (± 0,14) мегаелектронволти, кварк „доле” 4,49 (± 0,16) мегалектронволти. Први, дакле, сачињава 0, 214 одсто, а други 0, 510 укупне масе протона.

И тако смо стигли до најмоћније „крцкалице” на свету, укопане дубоко под земљом на размеђи Швајцарске и Француске, у предграђу Женеве. Очекује се да, управо, сазнате мере олакшају трагање за непознатим мрвицама материје, па и за неухватљивом „Божијом честицом” (Хигсов бозон) која осталима – како се претпоставља – дарује масу.

Нобеловац Ернест Радерфорд, који је 1918. открио протон (на грчком: протос – први), упамћен је по следећој изјави: „Сва наука је или физика или филателија”.