0 cząstkach i oddziaływaniach elementarnych oraz o Wielkim Wybuchu

Fizycy cząstek elementarnych próbują znaleźć odpowiedzi na podstawowe pytania dotyczące budowy Wszechświata: jakie są podstawowe składniki materii, jakie prawa rządzą ich oddziaływaniami. Świat cząstek elementarnych opisywany jest obecnie przez teorię zwaną Modelem Standardowym. Model ten zawiera klasyfikację cząstek elementarnych – najmniejszych, niepodzielnych cegiełek, z których składają się inne cząstki, atomy i wszystkie rzeczy we Wszechświecie. Podstawowymi składnikami materii są fermiony: kwarki i leptony. Z kwarków zbudowane są na przykład nukleony, a więc proton i neutron, które znajdziemy w jądrach atomowych. Przykładem leptonu jest natomiast elektron, który krąży na orbicie wokół takiego jądra. Model Standardowy opisuje trzy spośród czterech znanych nam oddziaływań: oddziaływania elektromagnetyczne, słabe i silne. Oddziaływania pomiędzy cząstkami elementarnymi przenoszone są przez bozony – przykładem może być tu foton, który jest nośnikiem oddziaływań elektromagnetycznych. Doświadczenia w fizyce cząstek elementarnych prowadzone są przy użyciu akceleratorów, w których cząstki przyspieszane są do bardzo wysokich energii i poruszają się z prędkościami bliskimi prędkości światła. Poprzez zderzanie ze sobą tak szybko poruszających się cząstek możliwe jest badanie struktury wewnętrznej materii, a nawet wytworzenie nowych nieznanych dotąd cząstek. W trakcie wykładu opowiem o eksperymentach prowadzonych przy akceleratorach wysokich energii, w szczególności o badaniach przy Wielkim Zderzaczu Hadronów (LHC) znajdującym się ośrodku CERN pod Genewą. W olbrzymich układach eksperymentalnych, zbudowanych przy LHC, bada się głównie zderzenia rozpędzonych protonów, ale nie tylko. Opowiem również o badaniach, w których w akceleratorze przyspiesza, a następnie zderza się ze sobą, nie protony, a jądra atomowe. Możliwe jest wtedy wytworzenie warunków jakie istniały w pierwszych ułamkach sekundy po Wielkim Wybuchu.  Oczekuje się, że w takich warunkach, na krótką chwilę, powinien powstawać nowy stan materii, zwany plazmą kwarkowo-gluonową. Jest to szczególny rodzaj materii jądrowej, która jest bardzo gorąca i gęsta.  Składniki plazmy kwarkowo-gluonowej niosą specyficzny ładunek, określany mianem koloru, który odpowiada za występowanie oddziaływań silnych. Oddziaływania te powodują,  że składników plazmy nie da się wydzielić by zaobserwować je eksperymentalnie - w eksperymentach możemy natomiast wytworzyć i badać charakterystyki tej „kolorowej” materii.