Treść książki
Przejdź do opcji czytnikaPrzejdź do nawigacjiPrzejdź do informacjiPrzejdź do stopki
2
10Kwarkiileptony
atymsamymodpowiadaimwysokazdolnośćrozdzielcza.Wprzypadkumikroskopu
optycznegozdolnośćrozdzielczaopisanajestwzorem
∆r≃λ/sin07
gdzie0jestaperturąkątowąwiązkiświatłaużywanejdoanalizowaniastrukturybada-
negoprzedmiotu.Światłorozproszoneprzezprzedmiottrafiadookularu,aimwiększy
jestkątrozpraszania0imniejszadługośćfaliλpadającejwiązki,tymlepszajestzdol-
nośćrozdzielcza.Naprzykładmikroskopdziałającywultrafioleciemalepszązdolność
rozdzielcząipozwalazobaczyćwięcejszczegółówniżmikroskopwykorzystującyświa-
tłowidzialne.JeśliskorzystamyzwyrażenianadługośćfalideBroglie’a,tootrzymamy
∆r≃
sin0
λ
=
psin0
h
≃
h
q
7
cooznacza,że∆rjestodwrotnieproporcjonalnedopęduqprzekazanegofotonom
lubinnymcząstkomwwiązcepadającejpodczasichrozpraszanianabadanymprzed-
miocie1.Zatemprzekazpędurzęduqc=10GeV=1010eV—łatwoosiągalny
wprzypadkuwiązekwytwarzanychwewspółczesnychakceleratorach—dajerozdziel-
czośćprzestrzennąrzęduhc/(qc)∼10116m,costanowiokoło10razymniejszą
odległośćniżpromieńrozkładumasyiładunkuwprotonie(stosowanetujednostkisą
opisanewtabeli1.1).
WpierwszychdziesięcioleciachXXwiekuwakceleratorachuzyskiwanowiązki
cząstekoenergiizaledwiekilkuMeV(106eV),zatemichzdolnośćrozdzielczabyłana
tylemała,żeprotonyineutronymogłybyćuważanezacząstkielementarneipunktowe.
Dziś,kiedymożnauzyskaćzdolnośćrozdzielczątysiącerazylepszą,zapodstawowe
punktoweskładnikimateriiuważamykwarkiileptony,będącegłównymtematemtej
książki.Oczywiścieniemożnawykluczyć,żewprzyszłościokażesię,iżonetakże
mająjakąśstrukturęwewnętrzną,aleobecnieniemanatożadnychdowodów.
Drugimpowodemstosowaniawysokichenergiiwdoświadczalnejfizycecząstek
elementarnychjestfakt,żewielecząstekelementarnychmabardzodużemasy,zatem
doichwyprodukowaniapotrzebnajestodpowiedniodużaenergia(mc2).Dlanajcięższej
odkrytejdotejporycząstkielementarnej,tzw.kwarkantop”(którymusibyćproduko-
wanywparzezeswojąantycząstką)mc2≃175GeV,czyliniemal200-krotniewięcej
odenergiispoczynkowejprotonu.
Wartopodkreślić,żecałkowitaenergianiesionaprzezwiązkiużywanewakcelera-
torzedoprodukowanianaszersząskalętakciężkichcząstekjestdośćduża.Naprzykład
jeślipojedynczacząstkawwiązcemaenergię1TeV(1012eV),awiązkaskładasię
zpakietówzawierających1013przyspieszanychcząstek,tocałkowitaenergiakinetyczna
każdegopakietubędziewynosić1,6megadżuli,coodpowiadawprzybliżeniuenergii
kinetycznej15-tonowejciężarówkijadącejzprędkością50km/h.
1Ściślebiorąc,wzderzeniusprężystymzcząstkąobdarzonąmasąprzekazpędudanyjestwzorem
q=2psin(0/2),gdzie0jestkątemrozpraszania.
