Încă o dată, Einstein a avut dreptate
Încă o dată, Einstein a avut dreptate
pe 25 Noiembrie 2008 (Marţi). Ultima actualizare pe 25 Noiembrie 2008 (Marţi)
O echipă de fizicieni din Franța, Germania și Ungaria, angajați ai Centrului Francez de Fizică Teoretică, au calculat cu cea mai mare precizie de până acum masa protonilor și a neutronilor, făcând simulări precise în teoria cromodinamicii cuantice (QCD, sau teoria forței tari). Formula lui Einstein, E=mc2, se aplică şi în cazul energiei de legătură între cuarci. Aceasta energie oferă de fapt 95% din masa protonului, pe când doar restul de 5% este dat masa cuarcilor!
Adevărul despre originea masei este incomplet. Aproximativ toată masa din mediul înconjurător provine din nucleii atomilor, care sunt alcătuiți din protoni și neutroni. Aceștia, la rândul lor, sunt compuși din particule numite cuarci și gluoni, iar pentru mult timp fizicienii au crezut că masa protonilor și a neutronilor provine din legăturile dintre quarci și gluoni, conform legilor teoriei cromodinamicii (QCD).
Conform ultimuului număr al revistei „Science” a fost nevoie de 30 de ani de calcule la nivelul fizicii teoretice, pornind de la un teoria curentă a fizicii particulelor (Modelul Standard). Masa protonului şi masa neutronului se cunoaşteau cu foarte mare precizie. Întrebarea este de unde vine masa lor, dacă doar 5% din această masă este dată de masa cuarcilor constituenţi? Cercetătorii ştiau că aceşti cuarci sunt ţinuţi la un loc de gluoni, iar energia de legătură conferă masă, conform formulei E=mc2 a lui Einstein. Întrebarea era, explică această formulă corect masa protonilor şi neutronilor?
Pentru aceasta era nevoie de calcule precise în cadrul teoriei actuale şi tocmai aceasta au reuşit cercetătorii. Formula lui Einstein este încă o dată triumfătoare. Putem poposi pentru a medita un pic asupra metodei ştiinţifice, care este aceea de a verifica iar şi iar lucrurile pe care credem că le ştim, pentru a vedea dacă le ştim cu adevărat.
Ca o paranteză mai trebuie menţionat ca daca misterul masei protonilor şi neutronilor este rezolvat, mai rămâne celalalt mister, poate şi mai profund, cel al masei cuarcilor. Aici întervine mecanismul Higgs şi bozonul Higgs, care este testat experimental la acceleratorul Tevatron de la laboratorul american Fermilab şi de la anul şi la acceleratorul LHC de la laboratorul european CERN.
Biograful lui Einstein, Arthur Miller spune că fizicianul a fost el însuși uimit de cele descoperite. "Când a descoperit această formulă, Einstein și-a dat seama că o masa infimă poate produce o cantitate imensă de energie, deoarece masa este multiplicată cu viteza luminii la pătrat".
Există multe alte confirmări ale teoriei lui Einstein. Un exemplu elocvent este bomba atomică. Cu doi ani înainte de „anul miraculos 1905”, Ernest Rutherford explică pentru prima oară fenomenul de radioactivitate. Conform fizicianului neozeelandez, atomii elementelor radioactive emit trei tipuri de radiații. Ernest Rutherford a mai demonstrat că atomul nu este indivizibil, radioactivitatea fiind o consecință a dezintegrării atomilor, dezintegrare care eliberează energie sub formă de radiații. Studiind radioactivitatea și folosind formula sa, Einstein constată că distrugerea celei mai mici părți a materiei înseamnă eliberarea unei cantități imense de energie.
Pe baza studiilor lui Rutherford și ale lui Einstein, James Chadwick descoperă că pe lângă protoni, nucleul unui atom conține neutroni și fără să își dea seama descoperă fisiunea nucleară.
Articolul a fost scris pentru www.StiintaAzi.ro de Mihai Bărbulescu. Puteţi citi mai multe în articolul original din Science şi în Physorg (atenţie însă, acest articol induce în eroare sugerând că este pentru prima dată când formula lui Einstein este verificată experimental, dar de fapt este pentru prima dată când calcule precise o aplică pentru a explica masa protonului şi masa neutronului în cadrul teoriei QCD. Cu această subliniere greşită, ştirea a fost preluată de mai toată presa românească săptămâna trecută).
Formula este demonstrata de calculele lui Einstein bazate pe cele doua principii de baza ale relativitatii. Vreti sa intrebati cum este testata (nu demonstrata) experimental. Si sustineti ca nu a fost testata suficient. As zice ca a fost testata complet pentru particule elementare in acceleratoare de particule si apoi in ciocnirile intre aceste particule. Energia este intr-adevar proportionala cu masa si impreuna cresc cu viteza.
salut. faimoasa formula e=mc^2 nu cred ca a fost finally demonstrata. ca sa o demonstreze, astia trebuiau sa "stoarca" TOATA energia dintr-o anumita cantitate de materie si sa o masoare, ceea ce eu cred ca tehnologic nu e posibil. da, am inteles, ca formula a fost demonstrata diferential...adica niste atomi de uraniu fisioneaza (sau niste atomi de hidrogen fuzioneaza si produc alti atomi...se masoara cantitatea de energie rezultata si masa in/out. ce au facut frantzujii, a fost sa puna de acord modelul matematic subatomic cu celelalte legi (si deci si cu asta a lui einstein)...
Cristi, frumos postul tau. Imi dadu o idee de explicat aceasta catre public: Pai cuarcii mergand cu viteza luminii ar scapa intr-un timp foarte scurt din proton in mod normal. Dar ai nevoie de o energie mare care sa ii tina inautru (energia de legatura ce reprezinta 95% din masa). Sau altfel, poti sa vezi acesti gluoni ca o sabie din aceea rapida de Jedi din Star Wars (l-am vazut si eu in sfarsit, recent) care bareaza efectiv orice gluon ce vrea sa iasa si il trimite inapoi. Si tot asa au nevoie de energie mare ...
Rezultatul este remarcabil, desigur, Mihai. Pentru mine, imaginea cea mai frumoasa este cea a cuarcilor circuland aproape cu viteza luminii in proton sau neutron (de aceea masa lor de repaus, a cuarcilor, nu conteaza decat 5%). Daca si atunci calculele confirma experimentul, jos palaria. Astfel de studii au mai fost facute, de unde intrebarea mea, la cate zecimale confirma noile calcule masa experimentala? Bate precizia momentului anomal al electronului din QED? Si a doua, au fost calculele "a priori" (sper ca da...)?