Premiul Nobel pentru fizica in anul 2004

David J. GrossKavli Institute for Theoretical PhysicsUniversity of California, Santa Barbara, USA H. David PolitzerCalifornia Institute of Technology (Caltech), Pasadena, USA
Frank WilczekMassachusetts Institute of Technology (MIT), Cambridge, USA

O conexiune colorata
Oamenii de stiinta care au primit premiul nobel pentru fizica in anul 2004 au elucidat misterul celei mai puternice dintre cele 4 forte fundamentale ale naturii. Ei au aratat ca cei 3 quarkci care formeaza protonul pot fii uneori liberi, cu toate ca ei nu au fost niciodata observati astfel. Quarkcii au o proprietate care tine de mecanica cuantica , numita culoare , prin intermediul careia ei interactioneaza unul cu celalalt , schimband gluoni-“lipiciul naturii” (din engl. – glue= lipici)

Modelul standard si cele 4 forte
Quarkcii si gluonii fortei tari sunt a treia piesa din puzzle-ul celor 4 forte din natura. Prima piesa , forta electromagnetica , este similara cu forta tare dar in locul gluonilor particulele care transporta forta sunt aici fotonii, particulele de lumina. Gluonii au sarcina de culoare in timp ce fotonii sunt neutriii din punct de vedere electric.

A doua piesa in puzzle este forta slaba, care controleaza anumite procese radioactive si productia de energiu din soare. Aceasta forta difera de celelalte 2 prin faptul ca particulele de transfer sunt foarte grele. A 4 forta, gravitatia, este cea mai putin inteleasa, cu toate ca o resimtim cu totii zi de zi. Particulele ei de transfer se presupune ca ar fi gravitonii, dar acestia nu au fost inca descoperiti. Teoria cunoscuta sub denumirea de modelul standard ofera o descriere a tuturor fortelor cu exceptia gravitatiei.

In inima protonului
Cei 3 quarkci din proton sunt mentinuti impreuna de catre o forta puternica ale carei particule de schimb sunt gluonii, prezentata in desen prin arcuri. Pe masura ce creste distanta dintre quarkci creste si forta dintre ei.

Teoria isi arata posibilitatile
Imaginea prezinta ciocnirea la energii innalte dintre un proton si un electron asa cum a fost realizat experimentul in laboratorul DESY din Hamburg. Experimentul este prezentat in sectiune, intr-un plan perpendicular pe fasciculele de elctroni si protoni in coliziune. Electronul a lovit unul dintre quarkcii din proton. Un jet impresionant de particule- oferin informatii despre quarkcul lovit este produs in mod spontan din energia stocata in campul de forta al gluonilor. Particulele cu sarcina electrica continute in jet sunt deviate de catre puternicul camp magnetic produs de experimentatori

Forta tare
Au fost multe incercari esuate pentru a gasi o teorie care sa explice scaderea fortei tari odata cu cresterea energiei. Laureatii premiului Nobel din 2004 au reusit, in ecuatiile lor aparaind necesarul semn minus.

Spre o teorie unificata a tuturor fortelor?
Premiul din 2004 deschide calea spre o si mai profunda descriere a fortelor in narura. Fortele electromagnetica, slaba si tare au multe proprietati commune si reprezinta probabil aspecte diferite ale unei singure forte. Ele par sa aiba aceeasi tarie la energii foarte innalte, mai ales in ipoteza exitentei particulelor supersimetrice. Ar fi posibila chiar includerea graitatiei intr-o asemenea descriere daca teoriile care prezinta materia ca pe mici corzi vibratoare sunt corecte.

Cronologia teoriilor unificante
1949 Hideki Yukawa, Teoria fortelor nucleare
1957 Chen Ning Yang si Tsung-Dao Lee, Incalcarea paritatii in fizica particulelor elementar