Teoria kwantowa

Historia fizyki czastek

Home I'M LOST!


Z poczatkiem dwudziestego wieku uczonym wydawalo sie, ze juz rozumieja podstawowe prawa przyrody. Atomy byly cegielkami budowy materii, ludzie wierzyli w prawa mechaniki newtonowskiej, a wiekszosc problemow fizyki byla rozwiazana. Jednakze juz zastapienie mechaniki Newtona przez teorie wzglednosci Einteina uswiadomilo uczonym, ze ich wiedza jest daleka od doskonalosci. Szczegolne zainteresowanie budzila mechanika kwantowa, ktora kompletnie zmienila pojmowanie fizyki.


Czastki odkryte w latach 1898 - 1964:

1900 Max Planck wysuwa przypuszczenie, ze promieniowanie jest skwantowane, tzn. jest przesylane w okreslonych paczkach.
1905 Albert Einstein, jeden z niewielu uczonych, ktorzy potraktowali powaznie idee Plancka, zaproponowal kwant swiatla, czyli foton, ktory zachowuje sie podobnie do czastki. Einstein takze stworzyl szczegolna teorie wzglednosci, przewidzial rownowaznosc masy i energii i badal falowo-czastkowa nature fotonow.
1909 Hans Geiger i Ernest Marsden, pod kierunkiem Ernesta Rutherforda, wykonali doswiadczenia, w ktorych rozpraszali czastki alfa przez zlota folie wskazujace, ze atomy posiadaja male i ciezkie, dodatnio naladowane jadra.
1911 Ernest Rutherford wysuwa hipoteze jadra atomowego, jako wniosek z doswiadczen Hansa Geigera and Ernesta Marsdena.
1912 Albert Einstein wprowadza koncepcje krzywizny przestrzeni tlumaczac tym grawitacje.
1913 Niels Bohr tworzy kwantowy model atomu.
1919 Ernest Rutherford dostarcza pierwszej wskazowki istnienia protonu.
1921 James Chadwick i E.S. Bieler wnioskuja o istnieniu sil jadrowych, ktore utrzymuja jadro atomowe w calosci.
1923 Arthur Compton odkrywa kwantowa nature promieni X potwierdzajac tym istnienie fotonow.
1924 Louis de Broglie wysuwa hipoteze o falowych wlasnosciach materii.
1925 Wolfgang Pauli formuluje zasade dla elektronow w atomie, znana dzis jako zakaz Paukiego.
1925 Walther Bothe and Hans Geiger demonstruja spelnienie zasady zachowania masy i energii w zjawiskach atomowych.
1926 Erwin Schroedinger buduje mechanike falowa opisujaca obiekty kwantowe zlozone z bozonow. Max Born proponuje probabilistyczna interpretacje mechaniki kwantowej. G.N. Lewis wprowadza nazwe "foton" dla kwantu swiatla.
1927 Zaobserwowano, ze pewne ciala emituja elektrony (rozpad beta). Poniewaz zarowno atom, jak i jadro maja dyskretne poziomy energii, trudno bylo zrozumiec, dlaczego wysylane elektrony maja ciagly rozklad energii (wyjasnienie patrz rok 1930).
1927 Werner Heisenberg formuluje zasade nieoznaczonosci: im lepiej znamy energie czastki, tym gorzej znamy jej czas ( i na odwrot). To samo dotyczy pedu i polozenia czastki.
1928 Paul Dirac opisuje elektron laczac ze soba mechanike kwantowa i szczegolna teorie wzglednosci.
1930 Mechanika kwantowa i szczegolna teoria wzglednosci sa mocno ugruntowane. Sa dokladnie trzy czastki fundamentalne: proton, elektron i foton. Max Born, po zapoznaniu sie z rownaniem Diraca rzekl: "Fizyka bedzie ukonczona w ciagu szesciu miesiecy".
1930 Wolfgang Pauli wysuwa hipoteze neutrino w celu wytlumaczenia ciaglego rozkladu elektronow w rozpadzie beta.
1931 Paul Dirac stwierdza, ze dodatnie czastki wynikajace z jego rownania powinny istniec (i nadaje im nazwe "pozytony"). Sa one identyczne z elektronami, ale o dodatnim ladunku. Jest to pierwszy przyklad antyczastki.
1931 James Chadwick odkrywa neutron. Problem wiazania i rozpadu jadra nabiera pierwszorzednej wagi.
1933-34 Enrico Fermi posuwa naprzod teorie rozpadu beta wprowadzajac oddzialywanie slabe. Jest to pierwsza teoria uzywajaca neutrino i zmian "zapachu".
1933-34 Hideki Yukawa laczy teorie wzglednosci i teorie kwantowa w celu opisania oddzialywan jadrowych za pomoca wymiany nowych czastek (mezonow zwanych "pionami") miedzy protonami i neutronami. Z rozmiaru jadra Yukawa wnioskuje, ze masa postulowanych cza stek (mezonow) wynosi okolo 200 mas elektronu. Jest to poczatek mezonowej teorii sil jadrowych.
1937 Czastka o masie rownej 200 mas elektronu zostaje odkryta w promieniach kosmicznych. Z poczatku fizycy sadzili, ze jest to pion Yukawy, ale pozniej okazalo sie, ze jest to mion.
1938 E.C.G. Stuckelberg zauwazyl, ze protony i neutrony nie rozpadaja sie na kombinacje elektronow, neutrin, mionow lub ich antyczastek. Trwalosci protonu nie da sie wytlumaczyc prawami zachowania energii i ladunku. Zasugerowal on, ze ciezkie czastki p odlegaja niezaleznemu prawu zachowania.
1941 C. Moller and Abraham Pais wprowadzili pojecie "nukleonu" jako wspolnego okreslenia dla protonu i neutronu.
1946-47 Fizycy przekonali sie, ze czastka promieni kosmicznych, ktora miala byc mezonem Yukawy jest "mionem", pierwsza czastka drugiej generacji. To odkrycie bylo zupelnym zaskoczeniem -- I.I. Rabi skomentowal: "kto to zamawial?" Zostalo wprowadzone pojecie "leptonu" dla czastek, ktore nie oddzialuja silnie ( leptonami sa elektrony i miony).
1947 Mezon oddzialujacy silnie zostal znaleziony w promieniach kosmicznych i nazwany pionem.
1947 Fizycy rozwijaja metody obliczania elektromagnetycznych wlasciwosci elektronow, pozytonow i fotonow. Pojawiaja sie diagramy Feynmanna.
1948 Synchrocyklotron w Berkeley wytwarza pierwsze sztuczne piony.
1949 Enrico Fermi and C.N. Yang sugeruja, ze pion jest tworem zlozonym z nukleonu i anty-nukleonu. Ta idea zlozonych czastek jest bardzo radykalna.
1949 Odkrycie K+ poprzez jego rozpad.
1950 Zostal odkryty pion nuetralny.
1951 Dwa nowe typy czastek zostaja odkryte w promieniach kosmicznych droga obserwacji sladow w ksztalcie litery V i rekonstrukcji elektrycznie obojetnych czastek, ktore rozpadajac sie musialy wytworzyc dwie czastki naladowane zostawiajacych slady. Czastki te zostaly nazwane lambda0 i K0.
1952 Odkrycie czastki nazwanej delta w czterech odmianach: delta++, delta+, delta0, and delta-.
1952 Donald Glaser wynalazl komore pecherzykowa. Kosmotron w Brookhaven, akcelerator na energie 1,3 GeV zaczyna dzialac.
1953 Poczatek "eksplozji czastek" -- prawdziwej powodzi odkryc nowych czastek.
1953 - 57 Rozpraszanie elektronow przez jadra ujawnia jak rozlozony jest ladunek w protonach, a nawet neutronach. Elektromagnetyczna budowa protonow i neutronow wskazuje na ich wewnetrzna strukture, chociaz wciaz sa uwazane za czastki elementarne.
1954 C.N. Yang i Robert Mills tworza nowy typ teorii zwanych "teoriami cechowania". Wprawdzie jeszcze tego nie uswiadomiono sobie, te teorie tworza teraz podstawy Modelu Standardowego.
1957 Julian Schwinger pisze prace, w ktorej proponuje unifikacje oddzialywania slabego z elektromagnetycznym.
1957-59 Julian Schwinger, Sidney Bludman i Sheldon Glashow, w niezaleznych pracach sugeruja, ze wszystkie slabe oddzialywania sa przenoszone przez naladowane ciezkie bozony, nazwane pozniej W+ i W-. Wlasciwie to Yukawa pierwszy wprowadzil wymiane bozonu dwadziescia lat wczesniej, ale on proponowal pion jako posrednika slabej sily.
1961 Wobec tego, ze liczba poznanych czastek wciaz wzrastala, matematyczny schemat ich klasyfikacji ( grupa SU(3)) ulatwil fizykom rozpoznanie ich typow.
1962 Eksperymenty udowodnily, ze istnieja dwa rozne typy neutrin (neutrino elektronowe i neutrino mionowe). Wywnioskowano to wczesniej z rozwazan teoretycznych.


Main 
Timeline Powrot do historii fizyki czastek