Το Νόμπελ Φυσικής 2004 δόθηκε για την έρευνα των κουάρκ στον ατομικό πυρήνα

Από το δίκτυο, 5 Οκτωβρίου 2004

Το φετινό Νόμπελ Φυσικής απονεμήθηκε από κοινού σε τρεις Αμερικανούς φυσικούς για την "ανακάλυψη της  ασυμπτωτικής ελευθερίας στη θεωρία των ισχυρών αλληλεπιδράσεων", η οποία συγκρατεί ενωμένα τα συστατικά του πυρήνα του ατόμου.

Οι τρεις νομπελίστες Αμερικανοί φυσικοί
David J. Gross	H. David Politzer	Frank Wilczek
USA	USA	USA
Ανήκει στο Ινστιτούτο Θεωρητικής Φυσικής Kavli στο  Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνιας στη Santa Barbara.	Ανήκει στο Τεχνολογικό Ινστιτούτο της Καλιφόρνιας στην Πασσαντένα.	Ανήκει στο Τεχνολογικό Ινστιτούτο της Μασσαχουσέτης (MIT)
Γεννήθηκε το 1941		Γεννήθηκε το 1951

Μια 'ζωηρόχρωμη' ανακάλυψη στον κόσμο των κουάρκ

Ποιες είναι οι μικρότερες δομικές μονάδες στη φύση; Πώς φτιάχνουν όλα αυτά τα σωματίδια οτιδήποτε βλέπουμε γύρω μας; Ποιες δυνάμεις ενεργούν στη φύση και πώς πραγματικά λειτουργούν;

Το φετινό βραβείο Νόμπελ στη φυσική εξετάζει αυτά τα θεμελιώδη ζητήματα, προβλήματα που απασχολούσαν τους φυσικούς καθ' όλη τη διάρκεια του 20ού αιώνα και προκαλούσαν τους θεωρητικούς αλλά και τους πειραματικούς φυσικούς, που εργάζονται στους σημαντικότερους επιταχυντές σωματιδίων.

Και το φετινό Νόμπελ για τη φυσική συνεχίζει την παράδοση που ξεκίνησε από τα πρώτα -πρώτα βραβεία το 1901, βραβεύοντας τις ανακαλύψεις για τα πιο θεμελιώδη συστατικά του σύμπαντος.

Οι τρεις φυσικοί έκαναν μια σημαντική θεωρητική ανακάλυψη σχετικά με την ισχυρή δύναμη, ή τη "δύναμη του χρώματος", όπως ονομάζεται επίσης. Η ισχυρή δύναμη είναι αυτή που είναι κυρίαρχη στον πυρήνα του ατόμου, ενεργώντας μεταξύ των κουάρκ που βρίσκονται στο εσωτερικό του πρωτονίου και του νετρονίου. Αυτό που ανακάλυψαν ήταν κάτι που, εκ πρώτης όψεως, φάνηκε απολύτως αντιφατικό. Η ερμηνεία της μαθηματικής ανάλυσης τους ήταν ότι όσο πιο κοντά βρίσκονται τα κουάρκ μεταξύ τους, τόσο πιο ασθενής είναι το "φορτίο του χρώματος".

Όταν τα κουάρκ είναι πραγματικά το ένα κοντά στο άλλο, η δύναμη είναι πολύ ασθενής και συμπεριφέρονται σχεδόν ως ελεύθερα σωματίδια. Αυτό το φαινόμενο καλείται "ασυμπτωτική ελευθερία". Το αντίστροφο ισχύει όταν τα κουάρκ κινούνται χωριστά: η δύναμη γίνεται ισχυρότερη όταν αυξάνεται η απόσταση τους. Η σύνδεση δηλαδή των κουάρκ μοιάζει σαν να υπάρχει ένα ελατήριο ανάμεσα τους, το οποίο ασκεί μεγαλύτερη ελκτική δύναμη καθώς τεντώνεται.

Αυτή η ανακάλυψη εκφράστηκε το 1973 σε ένα κομψό μαθηματικό πλαίσιο που οδήγησε σε μια απολύτως νέα θεωρία, την Κβαντική Χρωμοδυναμική ή QCD. Αυτή η θεωρία είχε σημαντική συμβολή στη δημιουργία του Καθιερωμένου Μοντέλου, τη θεωρία που περιγράφει όλη τη φυσική που συνδέεται με την ηλεκτρομαγνητική δύναμη (που ενεργούν μεταξύ των φορτισμένων σωματιδίων), την ασθενή πυρηνική δύναμη (που είναι σημαντική για την παραγωγή της ενέργειας στον ήλιο και καθορίζει τη ραδιενεργό διάσπαση β) και την ισχυρή πυρηνική δύναμη (που ενεργεί μεταξύ των κουάρκ).

Με τη βοήθεια της QCD μπορεί επιτέλους η Φυσική να εξηγήσει γιατί τα κουάρκ συμπεριφέρονται μόνο ως ελεύθερα σωματίδια στις εξαιρετικά υψηλές ενέργειες. Στο πρωτόνιο και στο νετρόνιο τα κουάρκ εμφανίζονται πάντα ανά τριάδες.

Η θεωρία QCD δέχεται ότι όπως τα φορτία μπορεί να έχουν θετικό ή αρνητικό φορτίο και να αλληλεπιδρούν μεταξύ τους, έτσι και τα κουάρκ θα μπορούσαν να είναι είτε κόκκινα, είτε πράσινα είτε μπλε και όπως ακριβώς τα ετερώνυμα φορτία έλκονται, έτσι μπορούν οι διάφοροι χρωματικοί συνδυασμοί των κουάρκ να φτιάξουν σταθερές τριάδες των κουάρκ.

Η θεωρία τους εξήγησε με επιτυχία γιατί τα κουάρκ τείνουν να σχηματίσουν τριάδες, και γιατί κατά παράδοξο τρόπο η δύναμη είναι τόσο ισχυρή που τα κουάρκ δεν μπορούν ποτέ να χωριστούν - ξεχωριστά ή ελεύθερα κουάρκ δεν έχουν φανεί ποτέ - ενώ ακόμα αυτή εξαφανίζεται όταν αυτά βρίσκονται πολύ κοντά.

Χάρις στην ανακάλυψή τους, ο David Gross, ο David Politzer και ο Frank Wilczek έχουν φέρει τη φυσική ένα βήμα πιο κοντά στην πραγματοποίηση ενός μεγάλου ονείρου, να διατυπώσουν μια ενοποιημένη θεωρία που να περιλαμβάνει και τη βαρύτητα, μια θεωρία των πάντων.

Οι τρεις τους θα μοιραστούν 1.3 εκατομμύρια δολάρια.