Dzikie rozważania o ładunku kolorowym

Uprzedzam, jest to artykuł dla dociekliwych. Tak, cały dla dociekliwych. Mam nadzieję, że chętnym poszerzy on horyzonty i rzuci nowe spojrzenie na ładunek kolorowy. Przede wszystkim pozwoli nabrać tego spojrzenia po raz pierwszy. Należy go traktować bardziej jako rozrywkę intelektualną, niż konieczne rozwinięcie zagadnienia, dlatego jeżeli nie masz czasu lub jesteś leniwy, możesz ten artykuł pominąć.

Chętnych uprzedzę jeszcze, że są to po prostu moje swobodne rozważania, którymi chciałbym się podzielić. Robię to, ponieważ wierzę, że dla kogoś z Was, drodzy Czytelnicy, może się to okazać pożyteczne i pomóc tworzyć własne schematy tego typu. Lecimy. :)

Wiemy, że kwarki mają kolory. Dlaczego jednak struktury tak maleńkie miałyby być barwne?

Wspomniałem już, że stwierdzenie, że kwarki mają kolory, jest dość poważnym uproszczeniem. Lepiej byłoby powiedzieć, że kwarki mają ładunek kolorowy. To właśnie dzięki ładunkowi kolorowemu kwarki oddziałują ze sobą tak silnie, że to specyficzne oddziaływanie nazwano... oddziaływaniem silnym. Kto fizykowi zabroni. Mówi się też na nie czasem: oddziaływanie kolorowe. Kto fizykowi zabroni. Nośnikiem tego oddziaływania są cząstki zwane gluonami. Od angielskiego glue. Bo kleją kwarki. Kto fizykowi zabroni. Jednak dlaczego jakiś ładunek w ogóle nazywamy ładunkiem kolorowym? Kto fizykowi zabroni.

Czytaj dalej >>

Kolorowe kredki...

Zanim zabierzemy się za dokładny opis oddziaływań silnych, trzeba porozmawiać sobie trochę o... kolorach. Mówię serio, najpierw zabierzemy się za dyskusję o świetle i różnych kolorach tego światła. Dopiero wtedy gadanie o oddziaływaniu silnym, które - przypominam - przede wszystkim wiąże ze sobą kwarki w większe zespoły, będzie miało sens.

Skoro obiecałem, to do dzieła. Światło to właściwie strumień fotonów o określonej długości fali BLABLABLA... Nie powiedzieliśmy jeszcze nic o fotonach, dlatego ten fragment rozwinę nieco później. Porozmawiamy o kolorach w mało ścisły sposób. Zdobyta tu wiedza nie przyda Ci się na sprawdzianie z optyki, ale pozwoli zrozumieć naturę oddziaływania silnego i... ułatwi naukę optyki.

Na wstępie obejrzyjmy sobie krótki filmik, który znalazłem na YouTube. To, co widzimy, przedyskutujemy za chwilę. Filmik jest naprawdę krótki, obejrzyj go nawet kilka razy przed przystąpieniem do dalszej lektury.

Niezły efekt, prawda? Musimy wiedzieć, co właśnie zobaczyliśmy i dlaczego to tak wygląda. Czas otworzyć mózgownicę na nową porcję wiedzy.

Czytaj dalej >>

Oddziaływania podstawowe

czyli inaczej oddziaływania fundamentalne. Mamy ich tylko i aż 4. W poprzednim artykule nakreśliłem zasady, zgodnie z którymi opisuje się oddziaływania w mikroświecie (uwypuklając różnice w podejściu tzw. fizyki klasycznej). Wiemy więc już jak się te oddziaływania opisuje. Pora zająć się praktycznymi aspektami tej sprawy! :)

Jak wspomniałem, matematyczny (ścisły) opis mechaniki kwantowej jest skomplikowany. Sam znam jedynie jego podstawy. Nie przeszkadza to jednak w poznaniu wniosków wynikających z tego opisu. Jak ładnie powiedział jeden z moich nauczycieli akademickich: Jest to jedynie korzystanie z owoców tego skomplikowanego formalizmu [mechaniki kwantowej]. Nie przeszkadza nam to jednak - same owoce, a nie postać formalizmu, są wystarczające do zadowalającego nas opisu mikroświata.

Znasz mnie już pewnie na tyle, że domyślasz się, że coś niecoś przekręciłem. Ale istota tego zdania bardzo dobrze oddaje nasze podejście. Ze skomplikowanych postulatów i krzaczastych równań wynika bardzo wiele użytecznych wniosków. My zajmiemy się jedynie tymi wnioskami. Dodam od siebie, że aktualnie moim chemicznym celem nr jeden nie jest obrona dyplomu, a jak najlepsze poznanie tego formalizmu. Do dzieła!

Jeżeli przeczytała to moja Pani Promotor, zapraszam na ciastko i kawę, proszę się o to upomnieć. Dyplom jest niemal tak samo ważny jak chemia kwantowa... :)

Czytaj dalej >>

Oddziaływania w makro- i mikroświecie

Nic tak skutecznie nie motywuje do wyskrobania nowego wpisu, jak znikąd rosnąca ilość lajków na Facebooku. Bardzo Wam dziękuję - dzięki takiej niewielkiej czynności serce rośnie i chce się brnąć coraz dalej. Na domiar wszystkiego się zagrypiłem, mam więc chwilę oddechu od obowiązków akademickich. Koniecznie trzeba dokończyć wpisy z fizycznych podstaw chemii. Dzisiaj co nieco o oddziaływaniach.

Jak zdefiniować oddziaływanie?

Koń, jaki jest, każdy widzi.

Kiedy w przyrodzie akcja związana z jednym przedmiotem (lub nawet samo jego pojawienie się) wywiera wpływ na drugi przedmiot, mówimy, że przedmioty te ze sobą oddziałują. Weźmy kilka banalnych przykładów:

  • Magnes zbliżony do lodówki jak nic ma ochotę się do niej przyczepić.
    -
  • Gdy wlewamy wodę np. do szklanki, nie tworzy ona zupełnie gładkiej powierzchni, tylko tzw. menisk wklęsły (sprawia wrażenie, jakby chciała się wspiąć po ściankach szklanki).
    -
  • Możemy od xxx lat podziwiać nasze Słońce tylko dlatego, że przyciąga ono Ziemię (w przeciwnym razie, gdyby nagle przestało nas przyciągać, Ziemia odleciałaby od Słońca w dość losowym, ale z pewnością zimnym i ciemnym kierunku).

oddzprzyklady

Podobnych przykładów można mnożyć mnóstwo. Mówi się często, że oddziaływania między dwoma ciałami polegają na tym, że ciała te będą chciały się przyciągać lub odpychać. Mimo znacznego uproszczenia sprawy, jest w tym dużo prawdy. Intuicja podpowiada nam jednak, że Słońce przyciąga Ziemię na nieco innych zasadach, niż magnes jest przyciągany przez lodówkę, chociaż efekt jest taki sam - magnes lgnie do lodówki, a Ziemia, w pewnym sensie, lgnie do Słońca.

Warto mieć chociaż minimalne pojęcie o oddziaływaniach i ich naturze. Fajnie przecież umieć wytłumaczyć, co dzieje się między lodówką a magnesem, a także co dzieje się między Ziemią a Słońcem. Wskazać podobieństwa tych oddziaływań oraz różnice między nimi. Liczba różnego rodzaju oddziaływań musi być przecież skończona, a zatem radzenie sobie z opisem oddziaływań tak ogromnych ciał jak gwiazdy i planety, nieco mniejszych - jak lodówka i magnes, aż w końcu tych najmniejszych - jak cząstki elementarne powinno być bardzo proste. Tu napotykamy jednak mały zonk.

Oddziaływania między cząstkami elementarnymi opisywane są inaczej niż oddziaływania, które mamy okazję na co dzień obserwować i które maglowaliśmy w gimnazjum i liceum. Dzisiaj chciałbym wprowadzić Cię w temat, pokazując różnice w opisie makro- i mikrooddziaływań.

Czytaj dalej >>