n lumea mic a materiei: interesanta frie a quarcilor
Quarcii sunt cele mai mici elemente de structur ale materiei.
Protonii si neutronii, alturi de alte asemenea particule din clasa
barionilor, sunt alctuii din quarci, lucru care este stabilit cu
certitudine n zilele noastre.
Cu toate acestea, quarcii din structura barionilor nu au putut
fi observai i msurai n stare liber. Adic, ei nu pot exista dect n
structuri legate, fie de barioni, fie de mezoni (alturi de
antiquarci).
Ce i face pe quarci s nu poat fi desprii de fraii lor? Evident,
nite legturi foarte puternice. De altfel, interaciile dintre quarci
fac parte din grupul de interacii nucleare tari. Trebuie reamintit
c n natur exist patru feluri de interacii: gravitaionale,
electromagnetice, nucleare slabe i nucleare tari. n primele momente
de dup Big Bang, toate acestea erau unificate ntr-un singur tip de
interacii, iar pe msura rcirii i expansiunii materiei rezultate,
aceste interacii s-au separat i particularizat ca interacii
specifice, proprii unor particule sau structuri de particule.
S revenim la quarcii notri i s vedem ce fel de caracteristici
prezint forele de interacie dintre ei, n aa fel nct s nu se lase
desprii. Ei bine, acestea sunt ceva de genul unor fore elastice.
Astfel, cu ct se ndeprteaz mai mult quarcii unul de cellalt, cu att
fora de atracie dintre ei devine mai mare. Este oarecum curioas o
asemenea comportare, deoarece noi tim c oricare din celelale fore
de interacie cunoscute scad cu creterea distanei dintre corpurile
aflate n interaciune. De exemplu, corpurile ncrcate electric sau
cele magnetice se atrag din ce n ce mai slab dac sunt la distan mai
mare. La fel, cu ct o planet este mai deprtat de Soare, cu att ea
este mai puin atras de acesta.
n cazul quarcilor, situaia este pe dos. Dac sunt mai deprtai, ei
se atrag mai tare. Cu alte cuvinte, nu se las desprii. n cazul n
care n sistemul lor se introduce o energie extern din ce n ce mai
mare, pentru a-i despri (vezi imaginea de mai jos), la un moment
dat, aceast energie nu mai este folosit pentru a ntinde elasticul
ce i leag, ci va fi folosit la crearea de perechi quarc-antiquarc,
pe baza cunoscutei relaii E=mc2. Aadar, energia este deturnat de la
cea de separare i izolare a quarcilor n vederea unei posibile
detectri individuale, la cea de creare a masei unor noi quarci.
Atunci, fiecare dintre cei doi quarci nou creai se ataeaz celor doi
quarci iniiali, pe care nu i las astfel singuri, formnd cu ei noi
structuri de barioni sau mezoni. n acest fel, ajungem s vedem
(detectm) doar aceste noi particule rezultate, nu quarci
individuali.
ncercarea de a separa doi quarci dintr-o structur oarecare seamn
cu ncercarea de a tia un magnet n dou i a separa polul nord de cel
sud. Dup cum bine se tie, ntotdeauna rezult ali doi magnei, fiecare
cu polul nord i sud propriu, fr posibilitatea de a separa cei doi
poli.
Studiul dinamicii de interacie a quarcilor pe distane relativ
mari este una dintre cele mai actuale probleme din fizica
particulelor n zilele noastre. Experimentul DIRAC de la CERN ncearc
s rspund acesteor probleme, prin testarea unor prevederi ale
Teoriei Perturbaiilor Chirale, ca model neperturbativ de
Chromodinamica Cuantic. ns, pn n momentul de fa, teoriile existente
nu au putut descrie dect interaciile dintre quarci la distane mici,
unde acetia se comport practic ca particule libere. Problema
dinamicii intervine abia la distane mai mari, unde quarcii se
transform n
