A ne cufunda în tainele strict fizice ale infinitului mic înseamnă a ne condamna la aceeași frustrare ca și cea a exploratorilor infinitului cosmic care gasesc întotdeauna alte noi galaxii în spatele celor mai îndepartate galaxii. Tot astfel întotdeauna se descoperă ceva mai mic în spatele sau în interiorul celei mai mici particule descoperite.
Povestea atomului
Timp de aproape 24 de secole gândirea europeană a fost dominată de o idee încolțită în mintea unui filosof grec. Era prin secolul IV înainte de Christos când Democrit a avut intuiția că materia acestei lumi este constituita din particule elementare. Corpurile ar putea fi astfel divizate într-o multitudine de corpuri infinitezimale.
Pentru filozoful grec, care nu percepea lumea decat ca pe o entitate finită, era de neconceput ca materia să poata fi descompusa în elemente din ce în ce mai mici până la infinit. El botează deci atomi (dupa cuvantul grec care înseamnă indivizibil) aceste particule de materie imposibil de disociat. Era deja o idee foarte avansată pentru epoca sa. Ea nu va fi repusa în discuție înainte de a trece secole, poate si pentru faptul că era, din motive tehnice, complet neverificabilă.
Vor trebui așteptate cercetările lui Lavoisier (1743-1794) și ale lui Dalton (1766-1844), urmați de Richter, Proust, Gay-Lusac și Ampere, pentru ca lumea științifică să înceapă a se îndoi de indivizibilitatea acestor cărămizi fundamentale ale materiei.
Cum s-au născut noi particule elementare
De fapt, atomismul venea chiar să reprezinte pasul cunoașterii până la sfârșitul secolului XIX și începutul celui de-al XX-lea. Cele doua teorii care fundamentează fizica modernă vor spulbera vechea idee a filosofului grec. Descoperirea relativitații și a mecanicii cuantice face ca omul sa-și piardă certitudinile asupra timpului si asupra determinismului fenomenelor naturale.
În același timp, evoluția fizicii experimentale dezvoltă amplu cunoștințele noastre de bază asupra structurilor materiei. De-a lungul anilor, atomul nu va înceta să fie mărunțit în mâinile fizicienilor. Va fi scindat în protoni, în neutroni și apoi în particule elementare.
Indestructibil, după concepția lui Democrit, plin după Newton, atomul ajunge să fie descompus. Fragmentele sale vor permite oamenilor de știință să stabilească modele din ce în ce mai fine, explicând cu din ce în ce mai multă precizie proprietățile materiei. De atunci nu a mai încetat explorarea lumii particulelor elementare, în special prin punerea în joc a aparatelor tehnice din ce în ce mai sofisticate, cum ar fi acceleratoarele de particule, instrumente de bază ale fizicii nucleare și ale altor ramuri ale fizicii.
Quo vadis fizica?
Fiecare medalie își are însă reversul ei; la marginea acestor eforturi se află perspectiva fisiunii nucleare folosită în scopuri militare. În acest domeniu responsabilitatea marilor fizicieni ai epocii, a lui Einstein in primul rand, este angajată. Daca le putem ierta - si chiar ar trebui, din contra, sa-i felicitam - pentru faptul de a fi deschis cutia Pandorei în fizica nucleara, le vom trece greu cu vederea participarea directă și inițiativele personale la construirea primei bombe atomice americane.
Ce este totuși materia
În pofida tuturor acestor cercetări asupra particulelor elementare, nu s-a aflat însă ceea ce este este în realitate materia. Deja pentru câțiva teoreticieni noțiunea insasi de particule elementare este suspectă; acest aspect elementar ar putea să nu fie decât provizoriu și legat de starea actuală a tehnicii și ințelegerii noastre. Fiecare nouă etapa în înțelegerea structurii universului nostru corespunde unei noi coborâri către esența și secretele infinitului mic.
După fizicianul american Gellmann am avea deja particule mai elementare decât cele știute , și anume quarcii. Acești quarci ar putea fi descompuși în particule și mai mici care ar putea la rândul lor ... și așa mai departe până la particula ultimă despre care nimic și nimeni nu ne spune că ar exista într-adevăr.
Oglinda și spatele materiei
Decât să caute să știe ce se află în geamul oglinzii , alți fizicieni s-au întrebat mai degrabă ce-am putea avea de partea cealalta a acestei oglinzi, în spatele materiei. Pentru a întelege ratiunea lor, trebuie sa ne intoarcem un pic in timp chiar imediat dupa zguduirea definitiva cauzata fizicii de erupția relativitatii si a teoriei cuantice, ce au pus totodata bazele fizicii moderne.
Se punea pe atunci o întrebare: lumina este compusă din unde sau din particule - cele două teorii sunt riguros în opoziție. Unde sau corpusculi? Conflictul face senzație. El va fi lamurit de către Louis de Broglie în 1935 și de către Shrodinger în 1927 prin stabilirea teoriei mecanicii ondulatorii.
Puțin timp după aceea, Paul Dirac, un tânar fizician englez, formulează o teorie cuantică a electronului, inserând in aceasta elemente luate din teoria relativitații a lui Einstein referitoare la mecanica ondulatorie. Noi ecuații apar. Stupoare: ele dovedesc fara îndoială existența unor particule ignorate total până atunci - antiparticulele. După Dirac, care publică cercetările sale în 1929, fiecare antiparticulă este corespondența unei particule. Ceea ce le diferențiază este sarcina lor electrică de aceeași mărime dar de sens contrar.
În 1932 ipoteza lui Dirac este confirmată de către fizicianul C.D.Anderson, care identifică un pozitron un electron pozitiv- în fotografiile urmelor de radiații cosmice, fotografii făcute intr-o cameră Wilson. Mai târziu alte antiparticule vor fi din nou detectate.
Puțin câte puțin noțiunea de antimaterie prinde contur. Prin analogie cu antiparticulele, această antimaterie ar fi echivalentul prin oglindire al materiei. Ea ar fi formată din antiatomi, care nu sunt altceva decât atomii compuși din antiparticule.
Particulele și antiparticulele nu ar putea coexista împreună în pace și în nici un caz nu le putem separa pentru a le avea la îndemână în vederea studierii. Ele sunt menite să reacționeze violent distrugându-se reciproc cu o uriașă degajare de energie. De aceea spunem că ele se anihilează.
Acest fenomen explică fără îndoială pentru ce antiprotonii, antineutronii și antielectronii creați atificial în laboratoare facute din materie au o durată de viața atât de scurtă. Apariția lor este efemeră. Ei nu sunt puțini. Cu toate acestea existența antimateriei n-a putut fi niciodată stabilită formal. Până în prezent nimeni nu a putut fabrica, nici observa această antimaterie.
Ceea ce nu a împiedicat însă imaginațiile sa se înflăcăreze la această idee. În 1979, când a fost descoperită prezența antiprotonilor în radiațiile cosmice, câțiva fizicieni au vrut să vadă în asta dovada existenței antilumilor și antiplanetelor.
Antiuniversul simetric
Dacă ecuațiile care descriu structura intimă a materiei sunt corecte, ele trebuie să se aplice si la această ipotetică antimaterie. Nu este deci imposibil de conceput, cu toată logica și cu toată buna-credință, un univers simetric compus pe jumătate din materie, iar pe cealaltă jumătate din antimaterie.
Rămâne de explicat de ce antimateria este atât de rară în universul nostru. Pentru fizicieni aceste antilumi și antiuniversuri nu rămân decât imaginare. Chiar la frontierele cele mai îndepărtate ale universului nostru asemenea antilumi nu au fost detectate. Ar fi poate chiar imposibil.
Cartea de vizită a atomului
Pentru a înțelege acest punct de vedere majoritar în lumea științifică, este necesar să facem o mică schimbare de direcție înspre partea atomului pentru a studia câteva din legile sale elementare. A vrea să înțelegi antimateria necesită deja o bună percepere a structurii materiei. După toate acestea, materia și antimateria ar putea să nu fie decât două aspecte diferite ale aceluiași întreg.
Paradoxal, chimia este aceea care dă o oarecare legitimitate noțiunii de atom. În 1892, lordul Raleigh măsoară faimosul număr al lui Avogadro: este numărul de molecule conținute intr-un mol de gaz oarecare, molul fiind cantitatea de substanță a cărei masă exprimată în grame este egală cu greutatea moleculară a compusului.
În fapt, cercetările lui Raleigh permit măsurarea masei atomului și, deci, formarea unei idei despre dimensiunile sale. Vom găsi 10-10 microni. În 1896, Becquerel observă emisia spontană de radiații la minereurile de uraniu. Chiar dacă nu este înțeles atunci fenomenul, el este botezat radioactivitate.
Cu cercetările lui Pierre și Marie Curie ne facem o idee mai precisă despre radiația atomică a diferitelor minereuri. Mai târziu se va înțelege că această radioactivitate nu vine din atomul propriu-zis, ci din unul din elementele sale fundamentale - nucleul atomic.
În sfârșit, ca urmare a cercetărilor făcute de Crookes, Jean Parrin si J. J. Thomson asupra trecerii curentului electric printr-un gaz, fizicienii sfârșitului de secol XIX află despre existența unui lucru nou dar primordial pentru viitorul științei lor - electronul.
Pe plan teoretic, electromangnetismul va rămâne fără îndoială ca una dintre cele mai frumoase realizari ale secolului al XIX-lea. Autorul său, Maxwell, a netezit drumul, facând astfel posibile cercetările lui Einstein și teoria relativității.
Nimic de descoperit
În 1900, fizica era considerată de către oamenii de știință ca fiind o disciplină închegată și perfect pusă la punct. Pentru aceștia nu rămăsese mare lucru de descoperit.
Doar două chestiuni de amănunt rămâneau nelămurite. Celebra experiență a lui Michelson si Morley (1887) avea să arate că lumina se deplasează cu aceeași viteză în toate sistemele definite de Galilei, ceea ce rămâne de neexplicat până la teoria relativității. Alt amănunt: spectrul radiației corpului negru este de asemenea incomprehensibil prin teoria clasică. El va da naștere teoriei cuantice.
Se credea totul terminat. Rămânea de făcut doar esențialul. Trebuia intrat mai adânc în inima atomului. Răspunsul ce a fost dat celor două ultime întrebări a venit să revoluționeze fizica...
Oare ce mai urmează acum?
sursa: yogaesoteric
iunie 2007