Ακατάπαυστος εικονικός χορός

 

Στιγμιότυπο της φευγαλέας δομής ενός πρωτονίου —  όπου κουάρκ, αντικουάρκ και γλουόνια εμφανίζονται από το τίποτα και εξαφανίζονται στο πουθενά συγκρουόμενα ανηλεώς μεταξύ τους κοντά σε ταχύτητες φωτός! 

Επιτέλους, τι εστί... πρωτόνιο;

Πρώτα απ' όλα, η δομή του είναι ένας κυκεώνας — απίστευτης αταξίας!  Το πρωτόνιο είναι χαοτικό και πολύπλοκο, σε αντίθεση με την κομψότητα και απλότητα ενός ατόμου υδρογόνου, που το περιέχει στον πυρήνα του.

Το υδρογόνο είναι ένα απλό παράδειγμα μίας "κβαντικά δεσμευμένης κατάστασης". Οι φυσικοί με τη λέξη "κατάσταση"  υποδηλώνουν κάτι που... παραμένει (τουλάχιστον) για λίγο, ενώ η λέξη "δεσμευμένη" αναδεικνύει συνιστώσες συνδεδεμένες μεταξύ τους, όπως πχ δύο συζύγους που συνδέονται με τα δεσμά του γάμου, ακόμα κι' όταν ο ένας έχει μεγαλύτερο ειδικό βάρος από τον άλλο. Το βαρύ πρωτόνιο που κινείται μετά βίας είναι το εστιακό σημείο του ζεύγους, ενώ το πανάλαφρο ηλεκτρόνιο πλέει με κβαντική ιδιορρυθμία στα πέριξ, πολύ πιό γρήγορα από εσάς και εμένα, αλλά πολύ πιό αργά από την ταχύτητα του φωτός. Όπως ήδη καταλάβατε, έχουμε ενώπιόν μας το ειρηνικό όραμα μίας ιδανικής συζυγικής ευδαιμονίας!

Ωστόσω — σύμφωνα με το στιγμιότυπο της πρώτης εικόνας — τα πράγματα αλλάζουν άρδην, όταν "διεισδύουμε" στα ενδότερα κάποιου πρωτονίου. Εκεί κατοικοεδρεύει παροδικά ένα εξαιρετικά μεγάλο πλήθος εικονικών σωματιδίων (κουάρκ, αντικουάρκ και γλουονίων) που δεν μας "επιτρέπουν" την χρησιμοθηρική παρακολούθηση και καταμέτρησή τους. Κι' όμως, αυτή η δομή εξηγείται επαρκώς από την κβαντική χρωμοδυναμική (QCD) — μία ΠΑΝΕΜΟΡΦΗ, μη-γραμμική φυσικομαθηματική περιγραφή, που "πτοεί" αρκετούς σωματιδιακούς φυσικούς, αφού δεν τους αφήνει και πολλά περιθώρια το χάος των "εφήμερων" γλουονίων, που αλληλοεπιδρούν ακόμη και μεταξύ τους!

Σήμερα γνωρίζουμε πολύ καλά, ότι μέσα στα πρωτόνια οργιάζει ένας ακατάπαυστος χορός περαστικών σωματιδίων που τρεμοπαίζουν σε ύπαρξη ή ανυπαρξία, όπως τα προαναφερθέντα γλουόνια, που είναι τα σωματίδια-φορείς της ισχυρής αλληλεπίδρασης. Τα τρία βασικά κουάρκ που δομούν ένα πρωτόνιο — γνωστά ως κουάρκ σθένους — ανταλλάσσουν μεταξύ τους γλουόνια, τα οποία συμπεριφέρονται ως ισχυρότατα "ελατήρια" που αυξάνουν την ελκτική δύναμη ανάμεσα στα κουάρκ όσο αυτά απομακρύνονται (!) — παγιδεύοντάς τα στις υψίστης ασφαλείας αδρονικές φυλακές τους. Εκτός από τα 3 κουάρκ σθένους και τα γλουόνια, το όλο σκηνικό συμπληρώνεται με την ακατάπαυστη εμφάνιση και εξαφάνιση εικονικών ζευγών κουάρκ και αντικουάρκ, τα οποία συμβάλουν καθοριστικά στις ιδιότητες των πρωτονίων, αλλά και των νουκλεονίων γενικότερα.

Μπορεί να έχετε ακούσει ότι το πρωτόνιο (όπως άλλωστε και το νετρόνιο) αποτελείται από 3 κουάρκ. Αυτό είναι ψέμα — ένα ψέμα ευκολίας μεν, αλλά ένα πολύ μεγάλο ψέμα δε! Στην πραγματικότητα, η ευσύνοπτη στενογραφία ότι: "το πρωτόνιο αποτελείται απο δύο up-κουάρκ και ένα down-κουάρκ"  σημαίνει πως "το πρωτόνιο έχει δύο επιπλέον up-κουάρκ από τα up-αντικουάρκ που περιέχει, καθώς και ένα παραπάνω down-κουάρκ από τα down-αντικουάρκ που ξεφαντώνουν μέσα του, με φόντο έναν εξαιρετικά μεγάλο αριθμό γλουονίων και ζευγών κουάρκ-αντικουάρκ!"

Συνδυάζοντας τα παραπάνω με την ομορφιά της Θεωρίας Χορδών, αλλά και των πολλαπλοτήτων Calabi - Yau — σύμφωνα με τις οποίες η τοπολογία των "κρυμμένων" διαστάσεων είναι αποκλειστικά υπεύθυνη για την αυθόρμητη "ανάδυση" όλων των υποατομικών σωματιδίων στο σύμπαν — τότε αναπόφευκτα αυτή η συναρπαστική περιπέτεια των φυσικομαθηματικών επιστημών εκτοξεύει τους μύστες της σε διευρυμένους πνευματικούς ορίζοντες, σε πείσμα των αφελών θεϊστικών μύθων που προσβάλουν κατάφωρα την νοημοσύνη μας!

Φευγαλέο εικονικό ζευγάρι κουάρκ - αντικουάρκ;

ΥΓ. Kλικάρετε χωρίς πάθος κυρίως τις 2 εικόνες, αλλά και τα 22 link 

:)