Ordet fysik kommer från grekiskans "physis", ofta översatt som "Läran om naturen". Andra tolkningar är "Läran om ursprungsämnet" och "Läran om ursprungsprincipen". Man har velat finna ett ämne och en princip och utifrån dessa bygga upp en sammanhängande kunskap. I jakten efter ämnet och principen utvecklades metoderna. Finns det idag ett ursprungsämne ur vilket allt kan anses uppbyggt? Nej, inte riktigt. Under en lång period har den experimentella och teoretiska elementarpartikelfysiken haft svårt att hålla jämn takt. Då och då under några gudabenådade veckor har man kunnat tro att forskningen nått bottenlagret av elementarpartiklar. Men det har inte dröjt länge förrän ytterligare partiklar påvisats i acceleratorförsök eller förutsagts av teoretiker.
Idén om en enhetlig teori, en ursprungsteori, som skulle förklara alla former
av materia, energi och kraftverkan i universum, har fortsatt att prägla fysiken. Under
1900-talet har vi lärt oss att beskriva materien med hjälp av fyra principer: gravitationen,
elektromagnetisk växelverkan, svag växelverkan och stark växelverkan. De
två sistnämnda verkar bara inuti atomkärnorna. Den starka kraften håller t ex kvar
kvarkarna inuti protonerna, medan den svaga kraften är ansvarig för neutronens
sönderfall.
Enligt bilden på nästa sida har man försökt förena dessa fyra sorters
växelverkan. Teoretikerna skisserade under 1960-talet hur den elektromagnetiska och den
svaga växelverkan skulle kunna förenas till en kraft. Triumfen blev stor, då man 1984
vid CERN* upptäckte de partiklar, som kallas W och Z, och som är bärare av den svaga
kraften. Genom den upptäckten bekräftades att det fanns fog för en gemensam beskrivning
av den elektromagnetiska och den svaga växelverkan som en elektrosvag växelverkan. De
fyra krafterna hade blivit tre.
*CERN=Conseil européen pour la recherche nucléaire.
Figuren visar hur olika fenomen succesivt kunnat ges en gemensam beskrivning. De
namn och årta! som anges, har varit viktiga i teoribildningen. Det experimentella
verifierandet har kommit senare. Elektromagnetismen är känd sedan länge och utgör en
av de viktigaste faktorerna i den tekniska utvecklingen. Den elektrosvaga växelverkan
bekräftades först genom 1980-talets Cern-försök, då W- och Z-partiklarna påvisades
experimentellt av Carlo Rubbia, Simon van der Meer, mfl. "The Grand Unified
Theories" har fortfarande inget uttalat experimentellt stöd.
Nästa steg på väg mot den enda principen vore att också kunna sammanlänka den
starka växelverkan med den elektrosvaga. Detta provas för närvarande under arbetsnamnet
Grand Unified Theories, GUT. Enligt GUT skall den svaga och den starka kraften
smälta samman vid extremt höga energier (10 elektronvolt/partikel). Dessa energier
ligger långt ifrån vad man kan uppnå med dagens och morgondagens acceleratorer. Man
måste därför söka andra belägg för GUT. Ett sådant är teorins förutsägelse att
protonen kan sönderfalla. Det pågår försök för att verifiera protonens instabilitet.
Om dessa lyckas, har GUT fått en experimentell bekräftelse, och de tre krafterna
skulle kunna beskrivas som två: GUT och gravitationen. Det är genant att just
gravitationen, den vardagligaste av alla krafter, är den svåraste att förena med de
övriga till en enhetlig teori. De s k supersträngsteorierna anses av många vara ett
lovande steg i riktning mot en enda teori, ursprungsprincipen, physis.
En enhetlig teori innebär inte bara att vi får en sammanhängande förklaring till
universums födelse och utveckling. Samma krafter, som ansvarade för världens skapelse,
driver också världen mot dess förintelse. Det finns dock ingen anledning att gripas av
panik. Neutroner sönderfaller visserligen ständigt till protoner, elektroner och
neutriner på grund av den svaga växelverkan. Neutronernas livstid utanför atomkärnan
är bara 15 minuter. Men protonernas medellivslängd är uppskattad till mer än 1010
år, och universum har än så länge bara funnits i 1010 år...
I maj 1983 upptäcktes den sedan länge efterspanade Z-partikeln. Bilden visar
partikelspår upptagna vid CERN. Då en proton och en antiproton kolliderar (i mitten av
mittbilden) skapas bl a kraftbäraren Z. Den nya neutrala partikeln Z sönderfaller
omedelbart i en negativ och en positiv partikel, i det här fallet en elektron och en
positron. Dessa båda rör sig vinkelrätt mot protonens och antiprotonens bana, men i
rakt motsatt riktning relativt varandra, varför de är lätta att identifiera. På bilden
är spåren efter elektronen och positronen indikerade med de båda pilarna.
Ur: CERN Courier Vol 23 No 9 Nov 1983.
Bakom sökandet efter den enda principen ligger människans nyfikenhet. Vi har fått
veta mycket och är på väg att få veta ännu mer. All kunskapsutveckling och kanske
speciellt denna har emellertid en baksida. Max Born, nobelpristagare i fysik, skrev:
"To smash the little atom
All mankind was intent
Now every day
The atom may
Return the compliment"
Hedwig och Max Born med dottern Irene Newton-John, 1957. Irene
fick senare en dotter, Olivia.
 |
 |
 |
Hemsida | Sök på servern | E-post till Webmistress | Personal och adresser