MNOGO POSLA, MALO MEHURIĆA

     Sledeći korak napred bila je komora, ali ne maglena nego sa mehurićima. Pronašao ju je sredinom pedesetih godina Donald Glejzer (Donald Glaser), koji je tada bio na Mičigenskom univerzitetu. Prva mehurasata komora bio je jedan naprstak pun tečnog vodonika. Poslednja koju je iko ikad upotrebio otišla je u penziju 1987. u Fermilabu; bilo je to bure od nerđajućeg čelika i stakla, 5 metra široko i 3 visoko.
     U komori koja je ispunjena tečnošću - na primer, tečnim vodonikom - majušni mehuri nastaju duž putanje kojom proleti neka čestica. Oni su posledica ključanja, koje je nastalo zato što smo naglo, baš tada, snizili pritisak u tečnosti. Sniženje pritiska je takvo da se sad najednom sva ta masa tečnosti nalazi iznad tačke ključanja. (Znamo da tačka ključanja zavisi ne samo od temperature nego i od pritiska. Možda ste nekad boravili u kući na nekoj visokoj planini i pokušali da skuvate jaje. Pritisak vazduha je tamo nizak. Voda ključa na znatno manje od 100 stepeni Celzijusa.) Sasvim čista tečnost, ma koliko vruća, opiraće se ključanju. Na primer, uzmi ulje za jelo, sipaj ga u neki dubok lonac i zagrevaj do neke temperature koja je znatno iznad normalne tačke ključanja tog ulja. Ako je sve stvarno čisto, ulje neće proključati. Ali ako ubaciš unutra samo jednu krišku krompira - auh, ne da će nastati ključanje nego, maltene, prava eksplozija. Znači, dve stvari su potrebne da bi se proizvelo ključanje: temperatura iznad tačke ključanja i nekakva nečistoća koja će izazvati stvaranje mehurića. U mehurastoj komori, naglo smanjivanje pritiska ima za posledicu da je tečnost sad mnogo iznad tačke ključanja, kao da je postala pregrejana. Naelektrisana čestica uleće i sudara se blago, ali mnogo puta, sa atomima tečnosti koji se nađu na njenoj putanji; za sobom ostavlja trag sačinjen od pobuđenih atoma, koji, pošto pritisak baš tad opada, jesu idealni kandidati da posluže kao jezgro mehurića. Pretpostavimo da se dogodi sudar između čestice koja uleće i jednog protona (dakle, jednog jezgra vodonika) u posudi. U tom slučaju postaće vidljive putanje svih naelektrisanih čestica koje iz takvog sudara proiziđu. Pošto je medijum tečnost, nije potrebna debela ploča, a tačka sudara jasno je vidljiva. Istraživači širom sveta napravili su mnogo miliona fotografija tih sudara u mehurastim komorama; u analizi su pomagali automatski skeneri.
     Evo kako se taj posao radi. Akcelerator ispali jedan zrak čestica ka mehurastoj komori. Ako su to naelektrisane čestice, tu se počne događati i po deset, pa i po dvadeset sudara odjednom, čitava gužva. Vrlo brzo posle proletanja čestice (otprilike jedan milisekund kasnije), jedan klip se hitro povuče unazad i pritisak u komori se naglo smanji; zato počne stvaranje mehurića. Dopuštamo da prođe još otprilike jedan milisekund da tragovi lepo porastu. Onda sevne blic, napravi se fotografija, film se pokrene za jedan kvadrat napred i sve je spremno za novi ciklus.
     Priča se da je Glejzer (koji je za mehurastu komoru dobio Nobelovu nagradu i odmah posle toga postao biolog) došao do nadahnuća za svoje veliko otkriće tako što je proučavao zbog čega uspeva onaj trik da konobari pivo malo posole, a ono onda daje mnogo više pene u krigli. Tako su nam kafane u oblasti En Arbor u Mičigenu podarile još jedan uspešan instrument pomoću koga smo tragali za Božijom česticom.
     Postoje dva ključa za analizu sudara: prostor i vreme. Želeli bismo da snimimo tačnu putanju čestice kroz prostor, ali i tačno vreme kad je ona tom putanjom prošla. Na primer, jedna čestica uleti u detektor, zaustavi se, izazove nastanak sledeće čestice, za koju kažemo da je sekundarna. Dobar primer za onu prvu, osnovnu, jeste muon, koji uleti, zaustavi se i pretvori se (milioniti deo sekunde posle događaja koji je izazvao zaustavljanje) u jedan elektron. Što tačniji detektor, to više informacija prikupimo. Mehuraste komore su izvrsne za prostornu analizu događaja. Čestice se kreću, ostavljaju tragove, a mi možemo ustanoviti sa mogućnošću greške od najviše jedan milimetar gde je čestica zaista prošla. Ali tu nema nikakve informacije o vremenu.
     Scintilacioni brojači uspevaju da lociraju česticu i u prostoru i u vremenu. Napravljeni su od posebne plastike. Daju po jedan maleni blesak svetlosti kad god u njih tresne naelektrisana čestica. Brojač je obavijen slojem crne plastike, takvim da ni najmanja količina svetlosti ne može da uđe. Unutra se nalaze elektronski fotomultiplikatori - pojačivači svetla koji uhvate svaki majušni sev i pretvaraju ga u signal, u jedan jasno određen električni 'otkucaj', puls. Za ovakav brojač kažemo da je scintilaciona traka. Elektronski signal ide do elektronskog časovnika koji ima svoj niz elektronskih pulseva; superponiranjem jednog na drugo, može se odrediti vreme kad je čestica uletela sa tačnošću od nekoliko milijarditih delova sekunde. Ako prislonimo nekoliko ovih scintilacionih traka jednu do druge, čestica će se probiti kroz jednu, drugu, treću... i svaka traka će reagovati, dobićemo naizmenične pulseve - dakle, niz koji će nam opisati putanju u prostoru i vremenu. Ali scintilacioni brojači su tako veliki da mesto (u prostoru) gde je čestica prošla određuju sa mogućnošću greške od nekoliko centimetara.
     Ogroman korak napred bila je proporciona žičana komora - skraćeno PWC (proportional wire chamber). To je smislio plodni um onog Francuza po imenu Žorž Šarpak (Georges Charpac) koji radi u CERN-u. Tip je bio heroj pokreta otpora u Drugom svetskom ratu, ali je uhvaćen, pa je proveo neko vreme u koncentracionom logoru; posle rata postao je prava eminencija među pronalazačima sve novih naprava za otkrivanje čestica. Njegov PWC je domišljat, 'jednostavan' pronalazak, ram preko koga je zategnut veći broj finih žica, na razmacima od po neki milimetar. Tipična veličina ovakvog rama je šezdeset sa sto dvadeset centimetara, žice su dugačke po 60 centimetara i zategnute su, nekoliko stotina njih, između jedne i druge duže stranice rama. Naponi su organizovani tako da kad čestica proleti blizu neke žice, stvori u žici jedan električni impuls, koji bude zabeležen. Pošto tačno znamo gde se koja žica nalazi, već imamo jedan podatak o putanji čestice. Vreme prolaska utvrdimo poređenjem tog električnog signala sa jednim elektronskim časovnikom. Raznim usavršavanjima postignuto je da se prostorna tačnost popravi na 0,1 milimetar, a vremenska na 10-8 sekundi. Mnogo ovakvih žičanih ramova, odnosno mreža, moguće je naređati u jedan sanduk iz koga je izvučen vazduh, ali upumpan neki odgovarajući gas. Tada možemo tačno odrediti putanju čestica. Pošto je komora aktivna samo vrlo kratko vreme, razni pozadinski, nasumični događaji ne stižu da se dogode, a mi, opet, možemo upotrebiti vrlo snažan zrak. Šarpakov PWC učestvuje u svim važnijim opitima, evo, još od, približno, 1970. Godine 1992. dadoše Šarpaku Nobelovu nagradu (dobio ju je on sam!) za ovaj pronalazak.
     Svi ti različiti senzori za uočavanje čestica, a i neki drugi, ugrađeni su u složene detektore tokom osamdesetih godina. Naš div od 5.000 tona, CDF detektor u Fermilabu, predstavlja primer kako izgledaju najsloženiji sistemi za taj posao. Njegova izgradnja koštala je 60 miliona dolara. Namena je njegova da posmatra sudare protona i antiprotona u Tevatronu. U CDF je ugrađeno, sve u svemu, nekih 100.000 senzora, među kojima su i scintilacioni brojači i žičane mreže genijalno raspoređene u razne međusobne položaje i odnose. Iz sto hiljada senzora nama pritiču reke informacija, sve u obliku elektronskih pulseva. Sve to uliva se u jedan sistem koji informacije organizuje, filtrira i konačno beleži da bi poslužile za neke buduće analize.
     Kao i u svim takvim detektorima, i u našem divu nastaje neuporedivo više informacija nego što iko može da pregleda 'u stvarnom vremenu' (što znači, naprosto: odmah). Iz tog razloga, podaci se kodiraju u digitalni oblik i nasnimavaju na magnetne trake. Kompjuter mora da odluči koji sudari su ispali 'zanimljivi', a koji nisu. Ko će drugi? U Tevatronu se događa 100.000 sudara u sekundi, a pre kraja ovog veka taj broj će biti povećan na milion. Ogromna većina tih sudara nama je nezanimljiva. Dragulji su oni sudari u kojima kvark jednoga protona tresne tačno u antikvark ili čak gluon antiprotona. Takvi 'tvrdi' sudari su retki.
     Naš sistem za rukovanje informacijama ima na raspolaganju manje od jednog milionitog delića sekunde da donese sudbinsku odluku u vezi sa svakim sudarom ponaosob: da li je to zanimljiv događaj? Ljudskom biću 'pamet stane' pri pomisli na tako brzo donošenje odluka, ali kompjuteru ne. Sve vam je to relativno. U jednom velikom gradu, jednu kornjaču napadne i opljačka banda puževa. Posle, u policiji, kornjača kaže: "Ne znam. Sve se odigralo tako brzo!"
     Da bi se ublažio ovaj teret elektronskog donošenja odluka, razvili smo sistem stepenastog odabiranja. Kad programiraju kompjuter, eksperimentatori moraju da odaberu i odrede izvesne 'okidače', indikatore koji kažu sistemu: "Hej, ti, snimi ovo!" Na primer, uobičajeni okidač jeste visoka energija. Ako je događaj predao detektorima vrlo visoku energiju, to je zanimljivo zato što je veća verovatnoća da se nešto važno dogodi pri visokim nego pri niskim energijama. Ali kad donosiš odluke o ovim okidačima, dobro ti se oznoje dlanovi. Ako postaviš okidače suviše nisko, kompjuter će prihvatiti previše veliki broj događaja kao važne i počeće da se 'davi' - neće moći da obradi, shvati niti snimi toliko. Ali ako suviše visoko postaviš okidače, možda ćeš prevideti i ispustiti neku novu fiziku, ili će se čitav tvoj opit završiti bez ikakvog ishoda. Neki okidači se uključe kad senzori opaze da je iz nekog događaja izleteo elektron sa visokom energijom. Ali neki drugi okidač biće ubeđen da je nešto našao ukoliko senzor opazi da je nekoliko čestica naišlo zajedno, u neobično gustom mlazu. I - tako dalje. Kod tipičnog opita, odaberemo desetak ili dvadesetak sudarnih konfiguracija kojima će biti dopušteno da povuku okidače. Svi ti okidači zajedno trebalo bi da propuste 'gore', na sledeći nivo našeg rada, jedno 5.000 do 10.000 sudara u sekundi. To je već znatno manji broj. Sada imamo mnogo više vremena (po jedan desetohiljaditi sekunde) da o svakom od tih događaja dobro razmislimo... dobro, ne baš mi, nego kompjuteri. Više vremena da pažljivo pogledamo svakog kandidata. Želimo li, stvarno, da snimimo ovaj događaj? A ovaj? A... Oni koji prođu i to drugo ispitivanje, idu na sledeći stepen; ukupno postoji pet takvih nivoa sve strožeg posmatranja sudara. Na kraju nam ostane desetak stvarno najboljih događaja svake sekunde.
     Tih desetak se snimaju na magnetnu traku, i to do poslednje pojedinosti. Međutim, na svakom nivou ponekad snimimo i po koju stotinu događaja bez ikakvog odabiranja, nasumično, da bismo u kasnijim analizama proverili da se nije dešavalo nešto važno što nam je možda promicalo.
     Čitav ovaj sistem za pribavljanje podataka (DAK) postoji zahvaljujući malo nakrivljenoj saradnji fizičara koji misle da znaju šta hoće, bistrih elektroinženjera koji se iz sve snage trude da zadovolje zahteve fizičara, i, dabome, onih koji su omogućili revoluciju u komercijalnoj mikroelektronici zasnovanoj na poluprovodniku.
     Geniji koji su stvarali svu ovu tehnologiju odveć su mnogobrojni da bi mogli biti svi ovde nabrojani; ali, po mojoj subjektivnoj oceni, jedan od glavnih inovatora bio je stidljivi inženjer elektronike koji je radio na Univerzitetu Kolumbija, i to u jednoj sobici-kulici u laboratoriji Nevis, gde sam ja odrastao. Vilijem Sipah (William Sippach) otišao je daleko ispred nas fizičara koji je trebalo da nadgledaju njegov rad. Mi smo dali specifikacije; on je uradio nacrte i izgradio DAK. Koliko sam puta, koliko puta, telefonirao Sipahu u tri ujutro i kukao plačnim glasom da smo naišli na ozbiljno ograničenje u njegovoj (uvek je bila njegova kad smo imali probleme) elektronici. On me sasluša, ćutke, a onda postavi pitanje: "Vidiš li jedan mikroprekidač ispod poklopčića na šesnaestoj polici? Uključi ga i tvoj problem će biti rešen. Laku noć." Sipahova slava širila se po svetu. Tipično je bilo da za nedelju dana dođu, samo da bi popričali sa našim Bilom, posetioci iz Nju Hejvena, Palo Altoa, Ženeve i Novosibirska.
     Naš Vilijem-Bil Sipah i mnogi drugi koji su pomogli u razvijanju ovih složenih sistema nastavljaju slavnu tradiciju započetu još tridesetih i četrdesetih godina kada su pronalaženi prvi detektori čestica. Ti prvi dali su sastojke pomoću kojih je postala moguća izrada prvog pokolenja digitalnih kompjutera. A oni su, sa svoje strane, omogućili pravljenje većih i boljih akceleratora i detektora, koji su, opet, omoguć...
     Detektori su konačni ishod celog tog posla.

ŠTA SMO TO OTKRILI: AKCELERATORI I NAPREDAK FIZIKE

     Sad o akceleratorima znate sve što treba da znate - možda i više. Moguće je da sad znate, zapravo, više nego većina teoretičara. Ne upućujem ja njima nikakvu kritiku, samo konstatujem činjenicu. Ali važnije od akceleratora jeste ono što su nam akceleratori kazali o svetu.
     Kao što pomenuh, sinhro-ciklotroni iz pedesetih godina omogućili su nam da saznamo mnogo o pionima (pi-mezonima). Teorija Hidekija Jukave sugerisala je da razmenom određene čestice sa određenom masom može biti stvorena jaka privlačna protivsila koja bi vezivala protone sa protonima, protone sa neutronima i neutrone sa neutronima. Jukava je predskazao i masu, kao i životni vek te čestice koja se razmenjuje. Ona je: pion.
     Pion ima energiju mirovanja od 140 MeV. Ljudi su počeli da ga proizvode u izobilju u mašinama od 400 do 800 MeV, na univerzitetima širom sveta, tokom pedesetih godina. Pioni se raspadaju na muone i neutrine. Muon nam je bio velika zagonetka pedesetih godina. Činilo se da je to nekakva teža verzija elektrona. Ričard Fajnmen bio je jedan od onih istaknutih fizičara koji su se grdno čudili i mučili videći pred sobom dva predmeta koji se ponašaju u svemu istovetno osim što je jedan od njih dvesta puta teži. Razrešavanje ove tajne jedan je od ključeva za celinu naše priče, pa i za samu Božiju česticu.
     Sledeća generacija mašina proizvela je iznenađenje pokolenja: kad drmnemo po jezgru česticom od milijardu volti, dogodi se 'nešto različito'. Da pogledamo sada šta sve može da se učini pomoću akceleratora. Treba to da znate, jer završni ispit vam se bliži. U suštini, ogromno ulaganje u ljudsku genijalnost, opisano u ovom poglavlju - naime, razvoj modernih akceleratora i detektora čestica - dopušta nam da radimo dve vrste posla: da rasejavamo predmete, i ono 'nešto različito' - naime, da proizvodimo nove predmete.
     1. Rasejanje. U opitima rasejanja (rasipanja) gledamo kako čestice koje ulaze u sudar posle toga odleću na razne strane. Stručni izraz za konačni ishod ovakvog opita glasi: ugaona raspodela. Kada se analiziraju po pravilima kvantne fizike, ovi opiti nam kažu mnogo štošta o jezgru, jer ono je taj predmet koji rasipa ulazne čestice na razne strane. Kako energija ulaznih čestica, koje stižu iz akceleratora, postaje sve veća i veća, strukturu pogođenog jezgra sagledavamo sve oštrije i oštrije. Tako smo doznali o sastavu raznih jezgara. Poprilično znamo o protonima i neutronima jezgra, u kakvom međusobnom odnosu se nalaze i kako se vrzmaju tamo-amo da bi takvu vezu ostvarili. Povećavajući energiju ulaznih čestica, uspevamo da 'zavirimo' i u unutrašnjost protona, a i neutrona. U kutijicama, još manje kutijice.
     Da bismo pojednostavili stvari, hajde da zamislimo metu koja se sastoji od samo jednog jedinog protona (dakle, vodonikovog jezgra). Opiti sa rasipanjem javljaju nam koliko je taj proton veliki i kako je raspoređeno pozitivno naelektrisanje. Domišljat čitalac postaviće pitanje da li instrument kojim se služimo - a to je ulazna čestica, koja grune u metu - doprinese zapetljanosti ishoda. Odgovor je: da. Zato se služimo različitim instrumentima. Prvo smo gađali taj proton alfa-česticama koje su nastale spontano, kao radioaktivno zračenje. Posle smo gađali protonima, ali i elektronima, ispaljenim iz akceleratora. Još kasnije počeli smo da se služimo i sekundarnim česticama: gađali smo metu fotonima poreklom od elektrona (to jest, bili su 'derivat elektrona'); takođe smo koristili pione (pi-mezone) koji su nastali kao proizvod ranijih sudara drugih protona sa drugim jezgrima. Tokom šezdesetih i sedamdesetih godina radili smo ovo sve veštije i sve bolje, pa smo se osposobili da gađamo metu čak tercijarnim česticama, onima koje su treći stepen u ovome: muonima, na primer, koji nastaju raspadanjem piona; ili neutrinima koji takođe nastaju raspadanjem piona; ima i mnogo drugih mogućnosti.
     Akceleratorska laboratorija postala je servisni centar za mnoštvo raznih proizvoda. Pred kraj osamdesetih godina Fermilabovi komercijalisti - dakle, naši stručnjaci za ekonomsku propagandu - oglašavali su potencijalnim mušterijama da kod nas teku po želji mlazevi toplih i hladnih protona, neutrona, piona, kaona, muona, neutrina, anrtiprotona, hiperona, polarizovanih protona (to znači da svi imaju spin istog smera), tagovanih fotona (fotona sa zakačenom cenom - to znači da znamo koliko imaju energije), a što nema u izlogu pitajte u radnji!
     2. Proizvodnja novih čestica. Ovde je cilj da vidimo može li učinak novog energetskog područja biti stvaranje nekih novih, nikada ranije viđenih čestica. Ako se nađe neka nova čestica, želimo da znamo sve o njoj, kolika joj je masa, spin, naelektrisanje, kojoj porodici pripada i tako dalje. Takođe nam je potrebno da znamo koliko ona živi i u koje druge čestice, raspadanjem, prelazi. Naravno, treba i da znamo njeno ime i ulogu koju ima u velikoj arhitekturi sveta čestica. Pion je otkriven u kosmičkim zracima, ali smo brzo saznali da ne iskače ceo i odrastao iz čela naših maglenih komora. Događa se ovo: protoni koji postoje u kosmičkim zracima sjuruju se u Zemljinu atmosferu i tu se sudaraju sa jezgrima atoma azota i kiseonika (i kojekakvih drugih, štetnih gasova, danas, koje smo sami stvorili), pa se iz tih sudara rađaju pioni. Prilikom proučavanja kosmičkih zraka, primećen je još pogdekoji 'malo nenormalan' predmet - na primer, čestice kojima su data imena K+ i K- i jedan predmet koji je dobio naziv lambda, l. Kad su moćniji akceleratori preuzeli stvari u svoje ruke, polako u pedesetim, pa onda nezadrživo u šezdesetim, u njima su počele da se stvaraju raznovrsne egzotične čestice. Jedna, pa druga, pa još nekoliko, a onda čitava poplava njih. Ogromne energije koje smo uspeli da unesemo u sudare otkrile su nam postojanje ne pet, niti pedeset, nego na stotine novih čestica, o kojima u većini naših filozofija zaista ni sanjali nismo, Horacio. Ova otkrića bila su učinci grupnog rada, plodovi Velike nauke i naglog bujanja tehnike i tehnologije u fizici čestica.
     Svakom novootkrivenom objektu nadenuli smo naziv, najčešće neko grčko slovo. Otkrivači, obično grupa od šezdeset tri i po naučnika koji sve rade zajedno, saopšte svetu da su otkrili novi objekt i navedu sve njegove odlike poznate u tom trenutku - masu, električni naboj, spin, životni vek i još jednan dugačak spisak kvantnih odlika. Time prođu pored oznakice 'Kreni', pokupe dvesta dolarčića, napišu gdekoju doktorsku disertaciju i lepo čekaju da budu pozvani da drže predavanja na seminarima, da pišu stručne radove za konferencije, da dobiju unapređenja u službi, i sve to tako, što sleduje. Ponajviše im je stalo da neko drugi, negde, zasuče rukave i prione na posao da te njihove rezultate potvrdi, i to, ako je ikako moguće, nekom sasvim drugačijom tehnikom, da bi se izbegla 'pristrasnost instrumenta'. Poznato je da svaki akcelerator, zajedno sa celom svitom svojih detektora, ima sklonost da vidi događaje na neki 'svoj', malo osoben način. Zato je bitno da neke sasvim druge oči, na drugom mestu, potvrde da zaista postoji to što je nađeno, sa tim odlikama. Ovo se zove potvrđivanje.
     Mehurasta komora poslužila je kao moćna tehnika za otkrivanje čestica zato što se u njoj mogu snimiti i izmeriti mnoge pojedinosti 'bliskog susreta'. Drugi eksperimentatori, oni opremljeni elektronskim sredstvima za detekciju, lovili su neke druge, određenije stvari. Kad jedna čestica uspe da izbori sebi mesto na spisku onih koje su priznate i stvarno postoje, onda čovek može polako da namešta tačno određene vrste sudara i sprava pomoću kojih će prikupiti podatke o životnom veku - sve nove čestice bile su nestabilne - i o raznolikim mogućnostima raspadanja. U šta se rečena čestica raspada? Lambda u jedan proton i jedan pion; ali sigma u jednu lambdu i jedan pion; i tako dalje. Piši tablice, nastoj da ne potoneš u moru podataka. To su bila dva osnovna pravila ako smo hteli da sačuvamo zdrav razum u subnuklearnom svetu koji je postajao sve zapetljaniji. Sve one nove čestice, grčkim slovima obeležene, koje su nastajale u sudarima gde je preovladavala jaka sila označili smo grupnim nazivom hadroni, od grčke reči za 'teško'. Ej, šta ih je! Hadrona ima, bukvalno, na stotine raznih. To nije ono što smo želeli. Umesto da nađemo jednu, samo jednu jedinu, majušnu česticu, koju ništa više ne može raseći, umesto, dakle, da u našem traganju za demokritovskim a-tomom stignemo na cilj, otkrismo na stotine čestica koje su teške i koje se, očigledno, i te kako mogu dalje seći. Katastrofa! Od naših kolega biologa naučili smo šta naučnik treba da radi kad ne zna šta da radi. Treba da klasifikuje! Tome smo se predali, bez ustručavanja. Rezultati - i posledice - tog silnog klasifikovanja biće razmatrani u sledećem poglavlju.

TRI FINALA: VREMEPLOV, KATEDRALE I AKCELERATOR NA ORBITI

     Završićemo ovo poglavlje novim načinom gledanja na ono što se u sudarima u akceleratoru zaista dešava. Taj novi način dobili smo na poklon od naših ljubaznih kolega astrofizičara. (Ima u Fermilabu jedna mala, ali vrlo zabavna skupina astrofizičara koji su se tu zavukli i učaurili.) Ti ljudi nas ubeđuju - a ja nemam razloga da im ne verujem - da je svet stvoren pre jedno 15 milijardi godina u kataklizmičkoj eksploziji koju su nazvali Veliki prasak. U prvom trenu posle ovog Postanja, Vaseljena, tek rođena, bila je vrela i zgusnuta supa praiskonskih čestica koje su se međusobno sudarale, raspolažući pri tome energijama (koje su ekvivalent temperature) tako ludo ogromnim da mi ni u poslednjem bunilu akutne megalomanije ne možemo ni da sanjamo da nešto tako reprodukujemo. Ali Vaseljena se širi i hladi. U nekom trenu, otprilike 10-12 sekunde posle Postanja, prosečna temperatura čestica u ovoj vrućoj vaseljenskoj supi opala je na samo 1 bilion elektron-volti, dakle 1 TeV, a to je otprilike ona energija koju Fermilabov Tevatron proizvede u svakom svom zraku. Iz tog razloga, možemo da smatramo akceleratore za svojevrsne vremeplove. Tevatron oživljava, u onom trenu kad se protoni čeono sudare, ponašanje cele Vaseljene u vreme kad je bila stara 'milioniti deo milionitog dela sekunde'. Možemo da izračunamo razvoj Vaseljene ako znamo fiziku svake epohe i uslove koje joj je predala u nasledstvo prethodna epoha.
     Ova vremeplovska primena je, zapravo, posao za astrofizičare. Pod normalnim okolnostima, za nas 'čestičare' bilo bi zabavno i laskavo, ali savršeno nevažno, to što akceleratori navodno oponašaju ranu Vaseljenu. Međutim, u poslednjih nekoliko godina počeli smo da uviđamo jednu povezanost. Kad se još dalje vratimo kroz vreme, do onih delića sekunde kad su energije bile mnogo veće od 1 TeV (a to je gornja granica našeg sadašnjeg akceleratorskog inventara), dospe se do tajne koja nam je potrebna. Ta ranija, vrelija Vaseljena sadrži bitan ključ koji nas može povesti ka skrovištu Božije čestice.
     Ta naša astrofizička veza (akcelerator viđen kao vremenska mašina) jeste jedan način gledanja. Drugi dolazi od Roberta Vilsona, kauboja, graditelja akceleratora, koji je pisao:

     Ničeg neobičnog nema u tome što su estetske i tehničke vrednosti neodvojivo povezane /u konstrukciji Fermilaba/. Čak sam našao, i pouzdano vidim, čudnu sličnost između katedrale i akceleratora. Jedna građevina podizana je sa namerom da se vine kroz prostor, što je moguće više u visinu; druga, sa namerom da postigne sličan podvig u energiji. Svakako estetika obe građevine potiče prvenstveno iz tehničkih ostvarenja. U katedrali, to vidimo u funkcionalnosti takozvanog šiljatog, nagore prelomljenog luka; to je konstrukcija u kojoj postoje potisak i protivpotisak, a izraženi su tako divno, upotrebljeni tako dramatično. Postoji tehnološka estetika i kod akceleratora. Na orbitama, spiralnost. Postoji električni potisak i magnetni protivpotisak. I jedan i drugi doprinose stalno uzlazećem talasu fokusiranja i dejstvovanja, na putu ka jednom vrhunskom izrazu koji će biti energetski, ostvaren pomoću blistavog zraka čestica.
     Ponet ovakvim mislima, zagledao sam malo pomnije u način na koji su katedrale zidane. Našao sam velike sličnosti između zajednice graditelja katedrala i zajednice graditelja akceleratora: i jedni i drugi su bili odvažni donosioci novog, podeljeni po nacionalnoj pripadnosti i ispunjeni silnim takmičarskim duhom zbog toga, pa ipak u osnovi internacionalisti. Volim da poredim velikog majstora stvaralaštva Sugera (Suger) od Sen Denija sa Kokrofrom od Kembridža; ili Sulija (Sully) od Notr-Dama sa Lorensom od Berklija; a Vilar Donkora (Villard de Honnecourt) sa Budkerom od Novosibirska.

     Ovome mogu samo da dodam da postoji i jedna dublja veza: i katedrale i akceleratori grade se uz ogromne troškove, a razlog gradnje je vera. I katedrale i akceleratori nude duhovno uzdignuće, transcendenciju, i, ako se molitve ostvare, Otkrovenje. Naravno, nisu sve katedrale uspešno dejstvovale.
     Jedan od slavnih trenutaka u našem poslu jeste ona scena kad u kontrolnoj dvorani prepunoj fizičara za konzolom sede lično glavne gazde cele institucije i zure u ekrane zato što je danas onaj posebni dan. Sve je na svom mestu. Trud koji su mnogo godina ulagali mnogi naučnici i inženjeri sada treba, konačno, da se isplati. Pratimo napredovanje zraka iz boce sa vodonikom, kroz složenu utrobu našeg akc... Uspelo! Uspelo! Imamo zrak. I dok si stigao/stigla da kažeš samo 'U' od 'Ura!', šampanjac već klokoće u čaše od bele plastike, a na svim licima su ispisani slavlje i ekstaza. U našoj svetoj metafori, vidim kako zidari postavljaju i poslednje delove oluka na mesto, a popovi, episkopi, kardinali i neizbežni grbavi zvonar napeto stoje oko oltara da vide da li će stvar proraditi.
     Da, čovek mora imati u vidu i estetske vrednosti jednog akceleratora, a ne samo njegove GeV i druga tehnička svojstva. Kroz mnogo hiljada godina možda će arheolozi i antropolozi ocenjivati našu kulturu po njenim akceleratorima. Zašto ne bi, pa to su najveće mašine koje je naša civilizacija ikada podigla. Danas posećujemo Stounhendž ili velike piramide u Egiptu i divimo se prvo njihovoj lepoti, a zatim i tehničkoj veštini koja je omogućila ljudima da podignu tako nešto. Ali te zgrade su imale i naučnu svrhu; bile su primitivne 'opservatorije' za praćenje kretanja nebeskih tela. Zato moramo biti zadivljeni i činjenicom da su drevne kulture podizale tako veličanstvena zdanja u želji da izmere kretanje nebesa i da žive u saglasnosti sa Vaseljenom. U piramidama i u Stounhendžu, oblik i svrha su se spojili da bi naučne istine mogle biti nađene. Akceleratori su naše piramide, naš Stounhendž.
     Treće finale odnosi se na čoveka po kome je Fermilab dobio ime, a to je, dabome, Enriko Fermi, jedan od najslavnijih fizičara tridesetih, četrdesetih i pedesetih godina. Bio je Italijan po rođenju. Njegov rad u Rimu bio je obeležen blistavim unapređenjima opita, ali i teorije, kao i prisustvom velike grupe izuzetnih studenata oko njega. Godine 1938. dodeljena mu je Nobelova nagrada, a on je to putovanje u Stokholm iskoristio da pobegne iz fašističke Italije i da se nastani u Americi.
     Njegova slava u najširoj javnosti potiče od toga što je bio na čelu ekipe koja je ostvarila prvu kontrolisanu nuklearnu lančanu reakciju u Čikagu, u vreme Drugog svetskog rata. Posle rata, on je na Čikaškom univerzitetu opet okupio sjajnu grupu studenata - teoretičara i eksperimentatora. Fermijevi studenti, kako oni iz njegovog rimskog, tako i iz čikaškog razdoblja, razišli su se po svetu i svuda su zaposedali vrhunska mesta i osvajali vrhunske nagrade. "Dobrog nastavnika prepoznaješ po tome koliko je njegovih studenata dobilo Nobelovu nagradu", uči nas jedna stara actečka poslovica.
     Godine 1954. Fermi je održao svoj oproštajni govor kao predsednik Američkog društva za fiziku (APS). Sa mešavinom poštovanja i satire, predvideo je da ćemo u bliskoj budućnosti sagraditi akcelerator na orbiti da bismo iskoristili vakuum koga u kosmosu ima koliko god hoćeš, i to besplatno. Takođe je vedro napomenuo da bi se to sasvim lepo moglo finansirati pomoću celog vojnog budžeta SAD i SSSR. Upotrebom supermagneta i mog džepnog kalkulatora za uštede, moglo bi se, kažem ja, dobiti tamo gore nekih 50.000 TeV za samo 10 hiljada milijardi dolara, čak i ako ne uračunamo popuste pri kupovini na veliko. Ima li boljeg načina da svet vratimo zdravom razumu nego da prekujemo mačeve u akceleratore?

Međuigra C: KAKO SMO ZA JEDAN VIKEND NARUŠILI PARNOST... I OTKRILI BOGA

     Ne mogu verovati da je Bog levak, i to slab.

     Volfgang Pauli

     Pogledaj se u ogledalu. Ne izgledaš loše, a? Pretpostavimo da podigneš desnu ruku. Tvoja slika u ogledalu takođe će podići desss... Auh. Nije desnu? Levu ruku. Kakav bi to šok bio kad bi slika u ogledalu podigla pogrešnu ruku. To se, koliko znamo, još nikada nije desilo ljudima. Ali jeste muonu, koji nam je priredio i odgovarajuće iznenađenje.
     Ogledalska simetrija je u laboratorijama proveravana bezbroj puta. Naučno naziv za nju glasi: očuvanje parnosti. Ovo je priča o jednom važnom otkriću, ali i o načinu na koji, u toku napredovanja nauke, često samo jedna ružna činjenica usmrti neku predivnu teoriju. Sve je počelo u petak za vreme ručka, a završilo se tri i po dana kasnije, u utorak oko četiri sata ujutro. Za jednu od naših 'najdubljih istina' o načinu na koji se priroda ponaša pokazalo se da je plitka neistina. Samo nekoliko sati pomnog prikupljanja podataka učinilo je da se zauvek promeni naše shvatanje o načinu na koji je Vaseljena sazdana. Kad se za neku elegantnu teoriju pokaže da je netačna, kod naučnika nastupa opšte razočarenje. Saznamo da je priroda trapavija i glomaznija nego što smo mislili. Ali bol bude ublažen verom da će jednog dana, kad sve bude poznato, pred našim pogledom zablistati jedna dublja lepota. Tako je i bilo kad je otkrivena narušena parnost, u samo nekoliko januarskih dana godine 1957. u gradiću Irvington na Hadsonu, tridesetak kilometara severno od grada Njujorka.



     Fizičari simetriju vole zato što ona ima matematičku i intuitivnu lepotu. Primeri za simetriju u umetnosti su, recimo, palata Tadž Mahal, ili neki grčki hram. U prirodi, školjke, jednostavne životinjice i razni kristali ispoljavaju ponekad simetrične obrasce, veoma lepe; a nije loše ni ljudsko telo, koje ima gotovo savršenu dvostranu simetriju. U zakonima prirode ima bogate, izobilne simetrije; smatralo se, do januara 1957, da su apsolutni i savršeni. Ogromno su nam pomogli u shvatanju kristala, velikih molekula, atoma i čestica.

OPIT U OGLEDALU

     Za jednu od ovih simetrija govorilo se da je ogledalska simetrija (očuvanje parnosti). Taj zakon je nalagao da priroda - znači, zakoni fizike - ne može primetiti razliku između stvarnog sveta i sveta u ogledalu.
     Ovo može da se kaže i na matematički način, stručno. Evo reći ću to, tek da ostane na papiru: jednačine koje opisuju zakone prirode ne menjaju se kad z koordinate svih predmeta zamenimo -z koordinatama.
     To je to. Ova z koordinata jeste ona koja 'ubada' pravo u ogledalo, i to pod pravim uglom. Kad kažemo ogledalo, time odredimo jednu ravan, površinu ogledala. Zamena prilikom koje umesto svakog z napišemo -z jeste tačno ono što se dešava u svakom sistemu koji je odražen u ogledalu. Na primer, ti si ispred ogledala. Udaljen (udaljena) si od ogledala 16 nekih jedinica. Slika u ogledalu pokazuje osobu koja je tačno 16 tih istih jedinica udaljena od površine ogledala, ali s one strane. Ovo isto važi i za, recimo, jedan atom, ili bilo šta drugo ispred ogledala. To 's one strane', to vam je taj minus u -z. Može biti da su neke jednačine nepromenljive u odnosu na ovu zamenu; na primer, u tim jednačinama uvek piše samo z2, nikad samo z. Ako je tako, onda je savršeno svejedno da li je z bilo plus ili minus. Ogledalska simetrija je očuvana, parnost je očuvana.
     Ako je ceo jedan zid naše laboratorije ogledalo i ako naučnici u laboratoriji izvode razne opite, onda će i njihove ogledalske slike izvoditi ogledalske slike tih istih opita. Ima li ikakvog načina da zaključimo šta je prava laboratorija, a šta samo njena slika u ogledalu? Koji bi to objektivan test mogla Alisa da izvede, pa da bude sigurna da li je u ovom našem svetu ili u onom iza ogledala? Da li bi odbor istaknutih naučnika mogao da pregleda video-traku sa snimkom nekog opita i zaključiti da li je kamera bila uperena ka stvarnom opitu ili ka ogledalu u kome se stvarni opit video? Decembra 1956. odgovori na sva ovakva pitanja bili su, bez ikakve nedoumice: Ne bi! Nije bilo nikakvog načina da komisija sačinjena od stručnjaka dokaže da je gledala snimak opita napravljen kamerom koja je bila okrenuta ne ka stvarnoj laboratoriji nego ka njenom odrazu u ogledalu. U ovom trenutku neki oštroumni naivčina mogao bi reči: "Ali svi naučnici zakopčavaju svoje bele laboratorijske mantile na desno; dugmad su im na levoj strani mantila, a oni prebace preko toga desnu stranu mantila, na kojoj su rupe, i tako zakopčaju mantil. Na ovom filmu vidimo obratno; prema tome, to je snimak ogledala." Naučnici u komisiji, međutim, odgovaraju: "Ne, to je samo jedan običaj. Ništa u zakonima prirode ne kaže da dugmad moraju da budu na levoj, niti na desnoj strani mantila. Sve te kerefeke koje izmišljaju i određuju ljudi sami mi moramo da odbacimo. Da vidimo - ima li na ovom filmu išta što je protiv zakona fizike."
     Pre januara 1957. ni jedno jedino takvo narušavanje simetrije nije primećeno u ogledalskom svetu. I svet normalno viđen i njegova slika u ogledalu behu podjednako vredni i važeći opisi prirode. Šta god da se dogodilo u ogledalskom svetu moglo je, i u načelu i u praksi, da bude tačno isto tako ponovljeno i u stvarnom prostoru laboratorije. Parnost je bila korisna. Pomagala je da se klasifikuju molekularna, atomska i nuklearna stanja. Osim toga, parnost nam ušteđuje trud. Ako jedno savršeno ljudsko biće stane, bez ikakve odeće, pred ogledalo i ako je nekim uspravnim zastorom sakrivena cela jedna polovina tog ljudskog bića, mi možemo, proučavajući onu polovinu koja se vidi, da steknemo prilično pouzdano znanje i o drugoj polovini. Takva je poezija simetrije.
     Događaji iz januaru 1957. opisani su kasnije kao 'pad parnosti'. Oni su odličan primer koji će nam pokazati kako fizičari misle, kako se prilagođavaju novim, šokantnim stvarima, kako se i teorija i matematika počnu da povijaju kad dunu neki novi vetrovi opažanja i merenja. Ono što je u ovoj priči daleko od tipičnog jeste brzina i srazmerna jednostavnost otkrića.

KAFE 'ŠANGAJ'

     Petak, četvrti januar, podne. Petak je bio, u ona vremena, naš tradicionalni dan za kineski ručak; zato je osoblje zaposleno na Fakultetu za fiziku Univerziteta Kolumbija, a to znači petnaestak ljudi, došlo pred vrata kancelarije profesora Cung Dao Lija. Neko vreme smo se tu vrzmali, a onda smo svi zajedno pošli iz te naše zgrade, koja se zove Pupinova zgrada za fiziku, nizbrdo, Sto dvadesetom ulicom, sve do restorana 'Šangaj' koji se nalazi na uglu Sto dvadeset pete ulice i Brodveja. Ovako smo počeli da ručavamo 1953. godine, kad je taj Li došao na Kolumbiju sa Čikaškog univerziteta, odakle je doneo prilično svež doktorat i već izgrađen ugled teorijske superzvezde.
     Osobina tih naših ručkova u podne bila je da se pričalo na sav glas, nesuzdržano, o čemu god je ko hteo; često su govorila i po trojica ili četvorica uglas. To je bilo prekidano srkanjem 'zimske supe od lubenice' i žvakanjem 'zmajskih odrezaka', loptica od škampi, morskih krastavaca i drugih veoma začinjenih egzotičnih 'njama' iz severne Kine. Godine 1957, to još nije bila opšteprihvaćena moda. Još dok smo išli nizbrdo, jasno je bilo da će se brbljati o parnosti, tog petka, i o vrućim vestima od naše koleginice Č. Š. Vu (C. S. Wu) koja se, iako sa istog tog fakulteta, nalazila privremeno u Vašingtonu gde je u nacionalnom Birou za standarde obavljala neki opit.
     Pre nego što bi se bacio u ozbiljan posao takve neozbiljne rasprave, naš T. D. Li je obavezno izvršavao svoju nedeljnu dužnost, a to je bilo - da naruči. Dolazio je konobar-menadžer i donosio jedno blokče, a onda sa puno poštovanja čekao. T. D. je morao na blokčetu da napiše šta hoćemo da jedemo. On to radi na veličanstven način. To je jedna vrsta umetnosti. Prvo zaviruje u jelovnik, pa baca pogled na blokčić, pa pita kelnera nešto, na mandarinskom kineskom jeziku, vrlo brzo; namršti se, nadnese pisaljku nad blokče, pomno iskaligrafiše nekoliko simbola. Novo pitanje; promena u jednom simbolu, zatim pogled uperen u limene reljefe na plafonu, valjda u potrazi za božanskim rukovođenjem odozgo; onda naglo pisanje mnoštva tih kineskih 'karaktera' na blokčetu. Zatim stavi blok na sto i obavi završni pregled: obe šake nadnosi nad napisanu narudžbinu, prsti jedne šake su rašireni i uzdignuti da bace papin blagoslov na celu gomilu, u drugoj ruci je patrljak olovke. Da li je sve napisao? Tu su i jin i jang, boja, tekstura i ukus, sve uravnoteženo kako treba? Dodaje blokčić i olovku kelneru i baca se u razgovor sa nama:
     "Telefonirala je Vu i kazala da njeni preliminarni podaci nagoveštavaju neki ogroman efekat!" kaže on uzbuđeno.

     Da se vratimo mi u laboratoriju (u stvarni svet, kako ga je Boginja dala) u kojoj je ceo jedan zid prekriven ogromnim ogledalom. Naše normalno iskustvo je sledeće: što god uradimo pred tim ogledalom, kakav god opit izvršili - rasipanje čestica, proizvodnju čestica, gravitacione opite nalik na one Galilejeve - svi odrazi u njemu biće sasvim u skladu sa svim zakonima prirode koji važe i u stvarnoj laboratoriji. Da vidimo po čemu bismo prepoznali narušavanje parnosti kad bi se ono pojavilo. Najjednostavniji objektivni test levoruke ili desnoruke orijentacije, test koji bismo mogli komunikacijom da prenesemo stanovnicima planete Tvajlozozo, jeste onaj sa zavrtnjem. Uhvatiš jedan zavrtanj i uperiš ga u drvo; glava njegova, ona na kojoj je poprečni prorez, okrenuta je prema tebi. Sad uzmeš odvrtač i počneš da uvrćeš 'u smeru kretanja kazaljki na časovniku'. Ako zavrtanj počne da ulazi u drvo, i ulazi sve dublje i dublje, kazaćemo da je to "desnoruki" zavrtanj. Naravno, u ogledalu se vidi tip koji okreće suprotno od kazaljki na časovniku, ali taj tip ima "levoruki" zavrtanj; iz tog razloga, i njegov zavrtanj ulazi sve dublje u drvo. E, sad, pretpostavite da živimo u svetu tako neobičnom (u nekakvoj vaseljeni iz Zvezdanih staza) da je sasvim nemoguće - suprotno je zakonima fizike - napraviti levoruki zavrtanj. Time bi ogledalska simetrija bila narušena; ako vidiš sliku levorukog zavrtnja, znaš da je lažna, da tako nešto ne može postojati; u tom slučaju, parnost je narušena.
     Sve ovo je samo blagi uvod za objašnjenje kako su Li i njegov kolega sa Prinstona Čen Ning Jang (Chen Ning Yang) predložili da ispitamo da li zakoni simetrije važe kod procesa sa slabom silom. Tu je potrebna neka čestica koja je desnoruka. (Ili levoruka.) Ona treba da se kreće u nekom pravcu, ali pri tom i da rotira, kao zavrtanj. Pogledajte neku česticu koja stvarno rotira, a to znači, ima spin - na primer, muon. Dočarajte sebi da je to mali valjak koji rotira oko svoje uzdužne ose. Imamo, dakle, rotaciju. Pošto su svakom takvom valjčiću oba kraja ista, ne možemo ni za jedan od njih znati da li je desnoruki ili levoruki. Hoćemo da proverimo to. Postavimo jedan takav valjčić između tebe i tvoje glavne protivnice. Ti se kuneš da valjčić rotira u smeru kazaljke na satu. Ona se kune da je obratno. Nema načina da se dokaže ko je u pravu. To je situacija u kojoj se parnost održava.
     Genijalnost Lija i Janga sastojala se u tome da u igru uvuku i slabu silu (jer su baš nju i želeli da ispituju) na taj način što će posmatrati raspadanje ove čestice sa određenim spinom. Jedna od stvari koje nastanu kad se muon raspadne jeste elektron. Hajde da pretpostavimo da je priroda odredila da elektron može izleteti samo iz jednog kraja valjka. Eto, sad imamo pravac. Najzad možemo da odredimo koji je koji kraj valjka, da se opredelimo da jedan bude ka nama, i onda pouzdano da ustanovimo da li je rotacija valjka desnoruka (u smeru kretanja kazaljke na satu) ili levoruka. Određenje koji je koji kraj moguće je zato što elektron uvek izleće iz samo jednog kraja. Možemo reći da elektron izleće napred iz muona kao što zavrtanj prodire svojim šiljkom napred u drvo. Ako tako gledamo muon, dok iz njega elektron izleće napred, i vidimo da se muon vrti kao desnoruki zavrtanj (onaj koji treba zavrtati u smeru kazaljke na satu) onda je muon desnoruka čestica. To bi, dakle, bio jedan proces kod čestica koji bi narušio ogledalsku simetriju. Kad gledamo takvu česticu u ogledalu, šta vidimo? Levoruki muon; ali takav ne postoji u prirodi.

     Glasine o tome što je Vu počela da radi stizale su tokom božićnjeg raspusta, ali ovaj ručak u petak posle Nove godine bio je prvo okupljanje svih profesora posle tog raspusta. Godine 1957. profesorica Čien Šiung Vu (Chien Shiung Wu) bila je, kao i ja, predavač fizike na Kolumbiji, a bila je i dobro znana eksperimentatorka. Njena posebnost bilo je radioaktivno raspadanje jezgara. Postavljala je vrlo stroge zahteve svojim studentima i novim doktorima, bila je izuzetno energična, pomno je odmeravala valjanost svojih rezultata i bila veoma cenjena zbog visokog kvaliteta podataka koje je objavljivala. Studenti su je (iza njenih leđa) nazivali generalica Čangkajšekovica.
     Kad su Li i Jang bacili rukavicu izazova, dovodeći pod znak pitanja važnost zakona o očuvanju parnosti, u leto 1956. godine, Vu je takoreći istog trenutka stupila u akciju. Za predmet svog proučavanja odabrala je radioaktivno jezgro kobalta 60, koje je nestabilno. Ovo jezgro se pretvori u jedno jezgro nikla, jedan neutrino i jedan pozitivan elektron (pozitron). Ne vidiš sve to; samo 'vidiš' kako iz kobaltovog jezgra odjednom izleće pozitron. Ovaj oblik radioaktivnosti poznat je kao beta-raspad zato što se nekada govorilo za elektrone i pozitrone emitovane u takvim procesima da su 'beta-čestice'. Zbog čega nastaje beta-raspad? Fizičari kažu: zbog slabog nuklearnog međudejstva. To im znači: zbog jedne sila koja deluje u prirodi i stvara takve reakcije. Ne bave se sve sile samo time da nešto guraju ili vuku, privlače ili odbijaju; neke izazivaju promenu vrste stvari, pretvore, vidite, kobalt u nikl, i pri tom emituju jedan lepton. Od tridesetih godina pa do danas, veliki broj reakcija pripisan je slaboj sili. Veliki Italoamerikanac Enriko Fermi prvi je dao slaboj sili matematički oblik, što mu je omogućilo da podrobno predskaže mnoge reakcije, pa i ovu sa kobaltom 60.



     U radu objavljenom 1956. godine, pod naslovom 'Pitanje očuvanja parnosti kod slabe sile', Li i Jang su uzeli o obzir izvestan broj reakcija, pa su razmatrali kakve bi bile opitne implikacije ukoliko slaba sila ne poštuje parnost (ogledalsku simetriju). Njih je zanimalo u kom pravcu će elektron biti izbacivan iz raznih jezgara. Ako bi elektron voleo da izleće iz kobaltovog jezgra više na jednu stranu nego na drugu, bilo bi to kao da ga je priroda obukla u košulju sa dugmadima. Znali bismo šta je pravi opit, a šta je slika u ogledalu.
     U čemu je razlika između izvanredne zamisli i rutinskog naučnog rada? Analogno pitanje moglo bi se postaviti o pesništvu, slikarstvu, o nekoj muzičkoj kompoziciji, pa čak, verovali ili ne, i o sudskoj tužbi. U umetnosti, konačni veliki sudija je vreme. U nauci, opit presuđuje da li je zamisao bila 'ona prava'. Ako je izvanredna, ona će otvoriti nove prostore za istraživanje, pri čemu će se pojaviti mnogo novih pitanja - ali će veliki broj pitanja otići zauvek na spavanje.
     Um T. D. Lija kretao se nekim finim stazicama. I kad je naručivao ručak i kad je komentarisao neku staru kinesku vaznu ili sposobnosti nekog studenta, on je izgovarao rečenice pune oštrih ivica, tako da su podsećale na brušene dijamante. U ovom zajedničkom naučnom radu Lija i Janga (Janga nisam osobito dobro poznavao), ova kristalna zamisao o parnosti dobila je mnoge oštre ivice. Da bi čovek doveo u pitanje jedan čvrsto ustoličen zakon prirode, potrebno je mnogo kineske drskosti. Mi smo u to doba već imali ogromno more podataka prikupljenih o tom čvrsto ustoličenom 'zakonu', ali su Li i Jang uvideli da to more podataka nema nikakve veze sa ovim delom prirode koji izaziva beta-raspade - sa slabom silom. Eto još jedne blistave oštre ivice: tu je, koliko ja znam, prvi put u istoriji nauke dopuštena mogućnost da za različite sile u prirodi važe različiti zakoni očuvanja.
     Li i Jang su zasukali rukave, dodali veliku količinu 'pregnuća pored nadahnuća' i pregledali, jednu po jednu, mnoge reakcije radioaktivnog raspada koje su predstavljale dobre kandidate za proveru ogledalske simetrije. U njihovom radu bile su mukotrpno, do tančina, date analize mogućih reakcija, da bi glupi eksperimentatori znali tačno šta treba da rade. Koleginica Vu smislila je konkretnu verziju jednog od tih predloženih opita, onog sa kobaltovim jezgrom. Ključ njenog pristupa sastojao se u tome da prvo obezbedimo da sva, ili bar mnoga, kobaltna jezgra imaju spin istog smera. Tvrdila je da se to može postići tako što bi naš izvor kobalta 60 radio pri vrlo niskim temperaturama. Njen opit je bio dozlaboga zapetljan, zahtevao je upotrebu kriogene opreme koju nije bilo lako pronaći. Zato je i otišla u Biro za standarde, gde su tehnike za postrojavanje spina čestica bile, već odavno, dobro razvijene.

     Pretposlednje jelo tog petka bio je jedan veliki, dinstani šaran sa sosom od crnog pasulja, prazilukom i ljutim crnim lukom. Dok je to servirao, Li nam je ponovio ključnu informaciju: taj efekat koji Vu posmatra veoma je veliki, više od deset puta veći nego što je očekivala. Podaci su bili tek glasine, prepričavanja, još ništa sigurno; razumete, čisto preliminarni, ali (T. D. je meni servirao riblju glavudžu jer je znao da volim obraze) ako je efekat toliko veliki, onda je to tačno ono što bismo mogli da očekujemo ako je neutrino dvokomponentan... Njegovo dalje uzbuđeno čavrljanje prestao sam da slušam, jer je jedna ideja počela niče u mojoj glavi.
     Posle ovog ručka otidosmo uzbrdo, na jedan seminar. Posle su bila neka sastančenja, pa jedno pijenje čaja iz društvenih razloga i jedan kolokvijum. Kroz sve te aktivnosti prolazio sam rasejan, stalno vrteći u glavi to da Vu nalazi efekat koji je 'veliki'. Pamtio sam, iz Lijevog predavanja održanog u Brukhejvenu, u avgustu, da bi očekivani efekti, izazvani narušavanjem parnosti pri raspadanju muona i piona (pi-mezona), morali biti majušni.
     Veliki? U avgustu sam bacio pogled na takozvani 'pi-mu' (pion-muon) lanac raspadnih reakcija i shvatio da tu ne možeš organizovati dobar opit bez dve uzastopne reakcije. Posle smo malo i računali, tog avgusta 1956, i zaključili da bi opit imao marginalne ili nikakve izglede da uspe. Ali ako je efekat veliki...
     Oko 6 sati po podne bio sam u kolima i vozio se kući na večeru, u Dobs Feri. Trebalo je da posle toga provedem tihu večernju smenu sa mojim postdiplomcem u obližnjoj laboratoriji Nevis u, znate već, Irvingtonu na Hadsonu. Naš akcelerator Nevis, sa svojih 400 MeV, bio je radni konj koji je vukao i vukao proizvodnju i proučavanje mezona - pedesetih godina još srazmerno nove čestice. U tim srećnim danima nije bilo mnogo mezona, pa je mašina Nevis stizala da se brine i o pionima i o muonima.
     U Nevisu smo bombardovali metu protonima i dobijali snažne zrake piona. Pioni su nestabilni i zato, dok su izletali iz mete i iz akceleratora, jurili kroz zaštitni zid i uletali u dvoranu za opite, dvadesetak postotaka njih se raspadalo, slabim raspadom, na muon i neutrino.

     p - m + n (u letu)

     Muoni su, najčešće, nastavljali da lete u istom pravcu kao i njihov roditelj pion. Ako bi se tu kršio zakon parnosti, nastajao bi višak muona čije su ose spina u smeru kretanja čestica, a manjak muona čije bi ose spina bile okrenute, recimo, na suprotnu stranu. Ako bi efekat bio veliki, priroda bi mogla da nam obezbedi uzorak čestica istosmernog spina. Tu situaciju je Vu htela da stvori hladeći kobalt 60 do krajnje niskih temperatura u magnetnom polju. Presudno je bilo da posmatra one muone čiji pravac ose spina zna i da vidi kako će se oni raspadati na elektrone i neutrine.

OPIT

     Saobraćajna gužva na putu ka severu, ka Sou Mil River Parkveju, petkom uveče, ometa čoveka koji bi želeo da razgleda divne šumovite bregove duž tog puta što krivuda pored reke Hadson, pored Riverdejla i Jonkersa, i odlazi na sever. Negde na tom putu meni je konačno svanulo kakva mogućnost proističe iz tog 'velikog' dejstva. Ako je kod jednog objekta određenog spina prilikom raspada 'povlašćen' jedan određeni smer ose spina, to je taj efekat. Mali efekat bio bi ako bi iz 2.000 muona, koji svi imaju isti spin, bilo ispaljeno 1.030 elektrona na jednu stranu, a 970 na suprotnu stranu; to bi bilo vrlo teško ustanoviti merenjem. Ali veliki efekat, recimo 1.500 prema 500, bilo bi mnogo lakše ustanoviti, a ta ista srećna pretežnost pomogla bi i u organizovanju spinova muona. Muoni bi išli iz ciklotrona u naše aparate, to je jedan određeni pravac i smer kretanja; taj smer nam je referenca u odnosu na koju možemo da odredimo spin muona. Hoćemo da većina muona budu desnoruki (ili levoruki, svejedno); pri tome, pravac njihovog leta jeste onaj ispruženi palac, a povijeni prsti pokazuju smer 'spinovanja', to jest 'rotiranja' muona. Muoni će stizati, prolaziti kroz poneki brojač i zaustavljati se u jednom bloku ugljenika. Iz njega će izletati elektroni. Brojimo koliko elektrona izlazi u onom istom smeru u kome su muoni leteli, a koliko izlazi na suprotnu stranu. Ako bi se pokazala neka značajna razlika, to bi bio dokaz o narušavanju parnosti. Slava i bogatstvo!
     Najednom je moja uobičajena smirenost petkom uveče bila uništena tako što mi je palo na um da bismo mogli da izvedemo taj opit trivijalno lako. Taj moj postdiplomac, Marsel Vajnrih (Marcel Weinrich), već neko vreme spremao je jedan opit sa muonima. Mi bismo mogli to njegovo da rasturimo, izvršimo nekoliko jednostavnih prepravki i pojurimo za velikim efektom. Počeh da razmatram kako se muoni prave u akceleratoru na Kolumbiji. Ja sam bio nekakav stručnjak za to, jer sam sa Džonom Tinlotom radio na projektu za korišćenje spoljnih pionskih i muonskih zrakova pre izvesnog broja godina kad sam bio neobuzdani postdiplomac, a mašina sasvim nova.
     Dočarao sam sebi, u mislima, ceo proces: imamo akcelerator. To je magnet težak 4.000 tona. Imamo kutiju od nerđajućeg čelika, u kojoj je vakuum. Nad kutiju se nadnosi jedan pol magneta: to je ravna površina, kružnog oblika, oko sedam metara u prečniku. Ispod kutije je druga takva gvozdena ravnica od sedam metara: to je drugi pol istog tog magneta. Znači, kutija leži kao u sendviču. U samo središte kutije uštrca se, kroz jednu cev zaista uzanu, mlaz protona. Protoni polete. Kreću se spiralnom putanjom koja postaje sve šira i šira zato što oni prilikom svakog obilaska budu električnim privlačenjem povučeni još brže; to njima radi napon kontrolisan radio-frekvencijom. Kad je spiralno putovanje već sasvim pri kraju, jer su protoni došli maltene do same unutrašnje ivice raspoloživog prostora u kutiji (to jest, komori), gle šta im se nađe na putu - jedna šipkica koju sam nabudžio baš tu. Na kraju šipkice je parčence grafita koje sad čeka da ga bombarduju ovi protoni, puni energije. Svaki takav proton donosi po 400 miliona volti. To je dovoljno za stvaranje novih čestica - piona - a to će i biti ishod čim protoni počnu da se sudaraju sa jezgrima ugljenika u toj grafitnoj meti.
     U mislima sam video kako pioni izleću, i to uglavnom pravo napred, zato što ih tako nosi impuls preostao od zabijanja protona u jezgra. Rođeni tu između polova moćnog ciklotronskog magneta, pioni blagim lukom izleću iz akceleratora, kroz izlaz koji im je ostavljen; dok to rade, ujedno i plešu svoj ples nestanka. Namesto njih pojavljuju se muoni, koji ih nasleđuju, ali i sami nastavljaju da lete isto kao do maločas pioni. Magnet je već daleko iza njih, ali ono malo magnetnog polja što još ima u tom prostoru pomaže, ipak, da muoni projure brzo kroz rupu koju smo ostavili u našem betonskom zaštitnom zidu debelom tri metra i da ulete u salu za opite, gde ih čekamo mi.
     U Marselovom opitu, muone bismo usporili pomoću filtera debelog oko sedam i po centimetara, a onda i sasvim zaustavili u bloku nekog hemijskog elementa. Imali bismo razne takve blokove, debljine oko dva i po centimetra svaki. Muoni bi gubili energiju u nizu blagih sudara sa atomima tih materijala i, najzad, pošto su negativno naelektrisani, desilo bi im se to da bi ih pozitivna jezgra zarobila. Pošto mi u mom opitu ne bismo želeli ništa što bi uticalo na orijentaciju ose spina muona, takvo zarobljavanje bilo bi kobno. Zato bismo proizvodili pozitivne, a ne negativne muone. Šta bi onda radili muoni sa pozitivnim električnim nabojem? Verovatno bi samo sedeli, tako, tu u bloku materijala, i čekali da im dođe vreme za raspad. Materijal za taj blok morao bi se odabrati pažljivo... Zaključih da bi ugljenik bio prava stvar.
     Sad tek dolazi ključna misao tog vozača koji je vozio ka severu, jednog petka u januaru. Ako bi se na neki način postiglo to da svi (ili maltene svi) muoni rođeni u raspadanju mojih piona imaju postrojene svoje ose spina - dakle, ako bi sve ose bile u istom pravcu, to bi značilo da je parnost narušena, veoma narušena, u reakciji 'pi-mu'. Veliki efekat! Hajde da zamislimo da bi pomenute ose spina ostale uporedne sa pravcem letenja mojih muončića dok oni izleću iz mašine i lete elegantnim lukom kroz rupu, to jest kanal ostavljen u betonskom zaštitnom zidu upravo za tu svrhu. (Ako je g blizu 2, tačno to se i desi.) Pretpostavimo dalje da nebrojena blaga sudaranja sa ugljenikovim atomima, zbog kojih će muoni postupno usporavati svoje kretanje, neće narušiti ovaj odnos između pravca kretanja i ose spina. Ako bi se ovo sve ovako odigralo, mirabile dictu! Imao bih uzorak muona koji su se smirili u jednom komadu materije, a svi imaju isti spin!
     Muonov životni vek, dve mikrosekunde, baš je pogodan za sve ovo. Već smo imali sve namešteno za jedan opit u kome je trebalo otkriti elektrone koji izleću iz raspadajućih muona. Bilo bi dovoljno da naprosto pazimo koliko elektrona izleće na jednu stranu, a koliko na suprotnu. I jedni i drugi bi se kretali uporedno sa osama spina. To je provera ogledalske simetrije. Ako bude na jednu stranu izletalo više, parnost će biti mrtva, a ja njen ubica! Aaaaarrrghhhh!
     Činilo se, međutim, da bi trebalo da se desi nekoliko uzastopnih čuda, pa da meni sve ovo pođe za rukom. Upravo ovaj niz događaja obeshrabrio nas je u avgustu, kada su Li i Jang pročitali svoj naučni rad, onaj koji je predviđao mali efekat. Uz mnogo strpljenja, moguće je ovladati jednim malenim efektom; ali dva mala dejstva uzastopno - recimo da se nešto sa nečim ne podudara za jedan posto, a taj rezultat da se posle sa nečim trećim opet razilazi za samo jedan posto - to nije opit, to je beznađe. Zašto dva mala dejstva? Pa, setite se, priroda prvo treba da obezbedi da se pioni raspadnu na muone, ali da se nastali muoni vrte oko svoje ose većinom na istu stranu (to je čudo br. 1). Posle muoni treba da se raspadnu na elektrone sa opazivom asimetrijom u odnosu na osu spina, recimo da pojuri više elektrona gore, a manje dole (to je čudo br. 2).
     Dok sam stigao do javne telefonske govornice u Jonkersu (bila je 1957. godina, za poziv je bio dovoljan novčić od 5 centi), bio sam već poprilično uzbuđen. Jer bio sam veoma sklon da poverujem da, ako stvarno postoji veliko narušavanje parnosti, muoni moraju biti polarizovani (svi spinovi pokazuju u istom smeru). Takođe sam znao da su magnetne osobine muonovog spina takve da će pod uticajem magnetnog polja doći do 'stiskanja' spina u pravcu kretanja čestice. Manje sam bio siguran u to šta će se desiti kad muoni uđu u grafit, koji će apsorbovati njihovu energiju. Ako nisam u pravu, njihove ose spina ima da se 'rasklimaju' kud koja. U tom slučaju, nema izgleda da opazimo da li elektroni izleću na jednu ili na drugu stranu.
     Hajde da to pogledamo sve iz početka, još jedanput. Raspadanje piona stvara muone koji spinuju u onom istom pravcu u kome se i kreću. To je deo čuda. Sad valja muone zaustaviti da bismo gledali na koju stranu će izletati elektroni kad muonima dođe vreme da se raspadnu. Pošto znamo kako su postrojeni prilikom uletanja u parče ugljenika, vrteće se i dalje tako (ako ih ništa ne omete) dok gube energiju, vrteće se tako sve dok se ne raspadnu. Samo treba da namestimo naše detektore elektrona na jednu dasku koja bi mogla da se okreće tako da sa svake strane može da 'pogleda' šta izleće iz umirenih muona - da li oni pokazuju ogledalsku simetriju.
     Počeli su da mi se znoje dlanovi dok sam razmatrao kako nam se posao zgodno namestio. Svi brojači - već pri ruci. Elektronika koja će signalisati da je visokoenergetski muon došao i da ulazi u parče grafita i smiruje se u njemu - već raspoređena na svoja mesta i temeljito proverena. Imamo 'teleskop' koji se sastoji od četiri uzastopna brojača elektrona, onih elektrona koji bi trebalo da izleću posle raspadanja muona. Još samo da ga nakačimo na dasku, ali treba napraviti tu dasku tako da ona može da se vrti unaokolo, da sa svake strane osmatra to parče grafita u kome će se muoni zaustavljati. Napraviti dasku... dva sata posla. Možda samo jedan sat. Dakle, zaključih ja, čeka nas jedna duga noć.
     Samo sam svratio kući da na brzinu progutam večeru i popričam sa decom. Zazvonio je telefon. Javio se Ričard Garvin (Richard Garwin), fizičar koji je radio u firmi IBM. U njihovim istraživačkim laboratorijama, koje se nalaze u neposrednoj blizini kampusa Univerziteta Kolumbija, zavirivao je u izvesne nuklearne procese. Dik Garvin se često muvao po našem fakultetu, ali nije bio na kineskom ručku tog dana; želeo je da čuje šta se najnovije priča o opitu naše koleginice Vu.
     "Hej, Dik, imam super zamisao kako da proverimo kršenje parnosti", kažem ja, "na najjednostavniji način koji možeš zamisliti." Objasnim mu na brzinu i pitam: "Je l' mo'š' da se dovezeš do laboratorije da nam pomogneš?" Dik Garvin je stanovao u obližnjem Skarsdejlu. U osam sati te večeri, već smo rasturali aparate jednog vrlo zbunjenog i uznemirenog postdiplomca. Marsel je morao da gleda kako neko navaljuje da baš razmontira ceo njegov opit, onaj koji je trebalo da mu posluži za doktorat! Dik je dobio zadatak da razmisli kako da se elektronski teleskop namesti da se pokreće oko mete, sa svake strane, kako bismo merili raspodelu elektrona u odnosu na pretpostavljenu osu spina. Ovo nije bio trivijalan problem, jer ako bi se tokom našeg 'rvanja' sa tom daskom menjala udaljenost od uzorka, dakle od mojih muona, onda bi i opaženi broj elektrona mogao znatno da se menja.
     Tad je pronađena druga ključna stvar; smislio ju je Dik Garvin. Slušajte, rekao je on, umesto da muvamo ovu tešku platformu sa brojačima tamo i amo, hajde da mi nešto drugo uradimo. Neka daska miruje, a mi da uzmemo jedan magnet i da okrećemo muone. Ostadoh zaprepašćen jednostavnošću i elegancijom ove zamisli. Naravno! Naelektrisana čestica koja se vrti oko svoje ose - to vam je, već, jedan mali magnet. U magnetnom polju ona će se okretati kao kompasna igla, osim što će mehaničke sile koje deluju na muon-magnet izazivati neprekidnu rotaciju. Zamisao je bila toliko jednostavna da je bila duboka.
     Bila je dečija igra izračunati vrednost magnetnog polja potrebnu da se muoni u razumnom roku okrenu za 360 stepeni. Šta je razumno vreme za jedan muon? Pa, vidite, muoni se raspadaju na elektrone i neutrine, a poluživot im iznosi 1,5 mikrosekundi. Znači, već posle jedne i po mikrosekunde, polovina muona je rekla 'zdravo i zbogom'. Ako ih zaokrećemo suviše sporo, recimo za 1 ugaoni stepen u mikrosekundi, većina će iščeznuti već posle nekoliko mikrosekundi, tako da nećemo stići da uporedimo koliko su elektrona bacili pod uglom od nula stepeni, a koliko pod uglom od 180 stepeni - broj elektrona, dakle, emitovan 'iz vrha' i 'iz dna' muona - a to nam je poenta celog opita. A ako ćušnemo neki jak magnet tamo i postignemo 1.000 stepeni u svakoj mikrosekundi, muoni će se tumbati toliko brzo da će mlazevi elektrona samo juriti preko detektora, dajući razmrljane, slivene efekte. Zaključili smo da bi idealan tempo okretanja muona bio oko 45 stepeni u svakoj mikrosekundi.
     To željeno magnetno polje napravili smo tako što smo uzeli jednu žicu, namotali je nekoliko stotina puta oko jednog valjka i pustili kroz nju električnu struju od nekoliko ampera. Našli smo jednu cev od lucita, i to nam je bio valjak: u suštini jedna providna valjkasta cev. Poslali smo Marsela u magacin po žicu, isekli smo grafitni blok za zaustavljanje, tako da je sada bio dovoljno malen da stane u lucitnu cev, uključili smo dva kraja žice u jedan izvor struje koji je mogao da se daljinski kontroliše (jedan takav je bio baš na polici). Bila je to velika jurnjava u pozno doba. U ponoć je sve bilo spremno. Morali smo da žurimo jer se akcelerator uvek isključuje u subotu u osam sati ujutro zbog opravki i održavanja.
     U jedan sat ujutro naši brojači su već beležili podatke; registratori akumulacije javljali su koliko je elektrona izletelo na koju stranu. Ali imajte na umu, radili smo po Garvinovom fazonu, a to je značilo da nismo merili uglove neposredno. Naš elektronski teleskop ostajao je nepokretan, a u magnetnom polju obrtani su muoni, tačnije vektori njihovih osa spina. Prema tome, vreme pristizanja elektrona u teleskop sada je odgovaralo njihovom pravcu izletanja. Beležeći to vreme, beležili smo i pravac. Problema je, dabome, bilo poprilično. Zvali smo uporno operatore akceleratora i dosađivali im zahtevima da šalju što je moguće više protona u našu metu. Svi brojači koji su registrovali pristizanje i zaustavljanje muona morali su biti podešeni. Morali smo da proveravamo koliko dobro kontrolišemo to malo magnetno polje koje smo primenili na muone.
     Posle nekoliko sati uzimanja podataka, videli smo upadljivu razliku u broju elektrona emitovanih pod uglom od nula i pod uglom od 180 stepeni u odnosu na muonsku osu spina. Podaci su bili vrlo grubi; zato smo mešali uzbuđeni optimizam sa skepticizmom. A kad smo pogledali podatke u osam sati ujutro, skepticizam je potvrđen kao ispravan. Sada su podaci bili daleko manje ubedljivi i mogli su se sasvim lepo uklopiti u pretpostavku da je izbacivanje elektrona u svim pravcima jednako - a to je predskazivač ogledalske simetrije. Moljakali smo ove što rade sa akceleratorom da nam daju još koji sat, ali uzalud. Rasporedi rada su rasporedi rada. Obeshrabreni, sišli smo dole, u salu, gde je naš aparat mirovao. Tamo nas je pozdravila omanja katastrofa. Toplota namotanih žica pregrejala je našu lucitnu cilindričnu cev koja se usled toga izobličila, pa je komadić grafita ispao! Muoni se, dakle, nisu imali u čemu da zaustavljaju, niti su mogli da borave u magnetnom polju koje smo za njih napravili. Jedno vreme bacali smo krivicu jedni na druge (pa svi na postdiplomca, naravno), a onda smo se razvedrili. Jer naša početna pretpostavka ipak bi mogla biti tačna!
     Smislili smo šta ćemo preko vikenda. Prvo, spremiti pristojno i valjano magnetno polje. Drugo, razmisliti da li bi se količina podataka mogla povećati tako što bi se povećao broj muona koje zaustavljamo, pa bismo brojali veći deo (srazmerno više) muona koji izlaze. Treće, razmisliti šta se tačno dešava sa muonima, koji su pozitivno naelektrisani, dok se sudaraju mnogo puta sa atomima ugljenika i polako zaustavljaju, a onda sede u rešetki ugljenikovih atoma. Ipak, moglo bi biti da pozitivni muon zarobi neki od elektrona koji se slobodno šetkaju kroz grafit (a takvih ima mnogo), pri čemu bi elektron lako mogao da depolarizuje spin muona (ispretumbati ga da zaokrene bilo kuda), tako da muoni više ne bi išli svi u korak kao vojska na paradnom maršu.
     Otišli smo sva trojica svojim kućama, odspavali nekoliko sati i ponovo se našli na poslu u dva po podne. Proveli smo sav ostatak vikenda radeći, svako svoj deo posla. Ja sam uspeo da iz početka izračunam kretanje muona počev od trena kad se on rodi, a njegov roditelj pion uspe, iako se već raspada, da ga ritne još jednom - tako da 'dete' nasledi i impuls i produži da juri pravo napred; zatim, tokom onog vremena koje muon provodi leteći lučno kroz tunel koji smo u betonskom zaštitnom zidu ostavili za njega, i ulazeći u naš aparat. Pratio sam, bez prekida, spin i pravac. Pretpostavio sam krajnje narušavanje ogledalske simetrije, a to bi značilo da baš svi muoni imaju spin tačno uporedan sa putanjom muonskog zraka. I sve je ukazivalo na isti zaključak: ako je narušavanje simetrije veliko, ako je bar polovina maksimuma, trebalo bi da vidimo krivu liniju koja osciluje gore-dole. To bi ne samo dokazalo da je parnost narušena, nego bi nam dalo i brojčani rezultat, koliko je narušena; nešto između sto posto i (Ne! Neee!) nula posto. Ko god vam kaže da su naučnici hladno objektivna bića bez strasti, taj je blesav. Očajnički smo žudeli da vidimo pad parnosti. Parnost nije bila mlada ženska, a mi nismo bili pubertetlije, ali smo goreli od te strasti. Provera naučne objektivnosti sastoji se u tome da ne dopustiš da čežnja utiče na metodologiju rada niti na tvoju samokritičnost.
     Garvin je bacio lucitni šuplji valjak i namotao bakarnu žicu pravo na (nov) komad grafita; taj sistem je proverio tako što je kroz njega puštao struju dvaput jaču nego što je nama u opitu bilo potrebno. Marsel je ponovo namestio sve brojače, poboljšao njihovu postrojenost tačno jedan iza drugog, u istu liniju, približio elektronski teleskop grafitnom bloku za zaustavljanje muona, zatim opet proverio sve brojače i poboljšao njihovu delotvornost, a za sve to vreme se molio Bogu da iz tolikog petljanja proistekne bar nešto što bi moglo da se objavi.
     Rad je odmicao lagano. Ponedeljak ujutro... Neka prepričavanja o našem pomnom radu procurila su među operativnu posadu akceleratora, a odatle ponešto i do naših kolega. Pomenuta posada našla je neke ozbiljne probleme u svojoj mašini i isključila celu skalameriju; znači, ponedeljak nam propada, nema i neće biti nikakvog zraka do utorka u 8 ujutro, u najboljem slučaju. Dobro, ništa; bar imamo više vremena da se grizemo, da zapetljavamo i raspetljavamo, da sve proveravamo. U Nevis počeše da dolaze kolege sa Kolumbije, znatiželjni da vide šta nas je to spopalo. Jedan oštroumni mladi čovek koji je bio na onom kineskom ručku postavio je nekoliko pitanja i, na osnovu mojih nepoštenih i neiskrenih neodgovora, 'provalio' šta mi to pokušavamo.
     "Nema izgleda", uveravao me je on. "Dok gube energiju u grafitnom filteru, muoni ima da ti se depolarizuju." Mene je bilo lako baciti u potištenost, ali ne i navesti da odustanem. Pamtio sam šta je govorio moj mentor, veliki mudrac sa Kolumbije, I. I. Rabi: "Spin isklizne tako lako."
     U ponedeljak oko šest sati po podne, pre predviđenog roka, mašina je počela da pokazuje znake života. Pohitali smo sa poslednjim pripremama, proverili sve uređaje i rasporede. Pogledam ja metu od grafita, elegantno omotanu bakarnom žicom i položenu na jednu ploču deset sa deset centimetara. Da ne leži nekako malo nisko? Zavirim kroz kontrolni uređaj; stvarno, nisko je. Treba podići, i to za dva i po centimetra! U jednom uglu vidim konzervu od kafe 'Maksvel Haus' i u njoj neke zavrtnje za drvo. Podmetnem tu konzervu umesto jednog dela dotadašnje podloge. Savršeno! (Kasnije su oni iz Smitsonijanske ustanove hteli da ponove ceo naš opit tačno, pa su tražili i tu konzervu, ali nismo uspeli da je pronađemo.)
     Preko zvučnika počeše da javljaju da će mašina sad biti uključena i da svi eksperimentatori moraju napustiti akceleratorski prostor (da ne bi bili isprženi). Pojurimo Marsel i ja uz strme gvozdene stepenice, pa preko parkinga, u zgradu laboratorije, gde su kablovi iz svih naših detektora već bili uključeni u razne utikače na policama punim elektronike, žica, skalera, osciloskopa. Garvin je još nekoliko sati pre toga bio otišao kući, a ja sam poslao Marsela da donese nešto za jelo. Počeo sam da proveravam elektronske signale koji su stizali iz naših detektora. Imali smo veliku, debelu laboratorijsku beležnicu u koju smo zapisivali sve značajne informacije. Bila je veselo popunjena grafitima: 'Ko je zaboravio da ugasi rešo?', 'E, sranje!', 'Zvala te žena'. Ali i prepuna zabelažaka o stvarima koje treba uraditi ili su već urađene, i o stanju električnih struja. ('Pazi brojač br. 3, 'oće da baca varnice i preskače u brojanju.')
     Oko 7.15 te večeri, uspostavljena je otprilike standardna proizvodnja protona, pa smo, daljinskom kontrolom, nabudžili onu šipkicu sa metom koja će biti na udaru i proizvoditi pione. Istog trena brojači su počeli da registruju pristizanje čestica. Ja sam pogledao na onaj presudni red brojača, koji treba da registruju koliko elektrona izleće u raznim razmacima posle zaustavljanja muona u grafitu. Brojevi su još bili mali: 6, 13, 8...
     Oko pola deset stigao je Garvin. Ja odlučim da malo odspavam, pa da se vratim u šest ujutro da odmenim Garvina. Odvezem se kući, vozeći vrlo polako. Proveo sam ukupno dvadeset sati budan i sad sam bio suviše umoran da jedem. Spustim glavu na jastuk i već sledećeg trena - tako mi se učinilo - zvoni telefon. (A na časovniku piše da je tri ujutro.) Zove... Garvin. "Bilo bi dobro da dođeš. Uspeli smo!"
     U 3.25 sati te noći parkirao sam se ispred laboratorije i jurnuo unutra. Garvin je u beležnicu nalepio komade papirne trake koja je izlazila iz brojača. Brojke su bile ubitačno jasne. Dvostruko više elektrona izletalo je pod uglom od 0 stepeni nego pod uglom od 180 stepeni. Prirodi je bila jasna razlika između spina nadesno i nalevo. Mašina se u međuvremenu zahuktala do svog najboljeg režima rada, pa su brojevi na skalerima samo leteli: gore, dole, gore, dole... Na brojaču koji odgovara nagibu od nula stepeni, piše 2.560; a na onom za 180 stepeni piše 1.222. Statistički gledano, to su ogromne razlike. A oni brojači između davali su neke vrednosti koje su bile u zadovoljavajućoj meri između. Implikacije tako velikog razbijanja parnosti bile su nepojamno ogromne... Bacio sam pogled na Dika. Počinjao sam teško da dišem, dlanovi oznojeni, srčani rad ubrzan, u glavi osećajnje praznine i lakoće - dakle, mnogi (ali ne baš svi!) simptomi seksualnog uzbuđenja. Ovo je bilo nešto veliko. Počeh da spremam listu za proveru: koji elementi bi mogli da rade neispravno, ali na takav način neispravno da simuliraju upravo ovaj ishod koji vidimo? Mogućnosti je bilo mnogo, tako mnogo. Provedosmo, na primer, pun sat samo proveravajući električne vodove do brojača elektrona. Nigde nijednog problema. Kako još da proverimo svoje zaključke?
     Utorak, 4.30, rano jutro. Zatražimo od osoblja akceleratora da isključe zrak. Otrčimo preko puta i dohvatimo u šake dasku sa elektronskim teleskopom i okrenemo je u novi položaj, pod uglom od 90 stepeni u odnosu na dotadašnji. Ji-piii! Obrazac opažanja elektrona pomeri se tačno za toliko!
     Dođe 6 sati ujutro. Uzimam telefon i zovem T. D. Lija. "Ti-Di, mi smo gledali pi-mu lanac i sada imamo dvadesetostandardni devijacijski signal. Zakon parnosti je mrtav." Kroz telefon počne da štrca Ti-Dijeva reakcija, sačinjena od brzometnih pitanja: "Elektroni su koje energije? Kako asimetrija varira sa njihovom energijom? Da li je spin muona bio uporedan sa svojim pravcem dolaženja?" Na neka od tih pitanja imali smo odgovore. Neki odgovori su došli kasnije. Garvin je počeo da crta grafikone i da unosi očitavanja brojača u njih. Ja sam sastavio još jedan spisak poslova koje treba obaviti. U sedam sati počeli su telefonski pozivi od kolega sa Kolumbije do kojih je doprla vest. Oko osam sati Garvin je tiho klisnuo i više ga nije bilo tu. Ali stigao je postdiplomac Marsel (na njega smo bili sasvim zaboravili!). U devet sati, u sobi je već bio opšti krkljanac: kolege, tehničari, sekretarice koje pokušavaju da saznaju šta se dešava.
     A opit traje, samo je sad teško održavati ga. Meni su se vratili simptomi sa teškim disanjem i znojenjem dlanova. Sada smo bili izvorište jedne nove, duboke informacije o svetu. Fizika je bila izmenjena. Osim toga, ovo narušavanje parnosti dalo nam je moćnu novu alatku: polarizovane muone koji reaguju na magnetno polje, a čiji se spinovi mogu pratiti po elektronima koji izleću pri raspadanju tih muona.
     Telefoni su zvonili, donoseći pozive iz Čikaga, iz Kalifornije i iz Evrope, tokom sledećih tri-četiri sata. Svi koji su imali akcelerator čestica - u Berkliju, Čikagu, Liverpulu, Ženevi, Moskvi - pojurili su u akciju kao piloti u ratno doba kad dobiju uzbunu. Nastavili smo opit i proces proveravanja tačnosti toga što smo radili, još celih sedam dana neprekidno, ali bili smo očajnički željni da objavimo stvar. Nastavili smo da uzimamo podatke, na ovaj ili onaj način, dvadeset četiri sata na dan, šest dana nedeljno, sledećih šest meseci neprestano. Podaci su priticali kao reka. Iz drugih laboratorija uskoro su stigle vesti: naši rezultati su potvrđeni.
     Koleginica Č.Š. Vu, dabome, nije bila baš presrećna videći naše čiste, nesumnjive ishode. Imali smo volju da ih objavimo zajedno sa njom, ali, neka joj večno bude hvala za to, ona je odbila, govoreći da joj treba još nedelju dana da proveri svoje rezultate.
     Teško je rečima dočarati do koje mere su ovi rezultati zapanjili zajednicu fizičara. Mi smo osporili - zapravo, uništili - obožavan privid, onaj po kome priroda ima ogledalsku simetriju. U kasnijim godinama, kao što ćemo videti, dokazana je netačnost i nekih drugih simetrija. Pa ipak, čak i posle tih daljih otkrića, neki teoretičari su se protivili - toliko su uzdrmani bili. Među njima se našao i Volfgang Pauli, koji je dao onu čuvenu izjavu: "Ne mogu verovati da je Bog levak, i to slab." Time Pauli nije hteo reći da bi Bog (ili Boginja) trebalo da bude dešnjak (ili dešnjakinja) nego da bi trebalo obema rukama da se služi sasvim jednako.
     Na godišnji sastanak Američkog društva za fiziku došlo je 2.000 fizičara. Skrkali su se u balsku dvoranu hotela 'Paramaunt' u Njujorku, 6. februara 1957. Neki su visili sa krovnih greda. U svim važnijim dnevnim novinama naš rad je pozdravljan u člancima koji su bili na naslovnim stranama. 'Njujork Tajms' je objavio naše saopštenje za štampu celo, od reči do reči, i to sa slikama čestica i ogledala. Ali ništa od svega ovoga nije bilo ravno onom osećanju u tri sata ujutro, onoj mističnoj euforiji u trenutku kad su dvojica fizičara otkrila jednu novu, duboku istinu.

7. A-TOM!

     Juče su trojica naučnika dobila Nobelovu nagradu za pronalaženje najmanjeg predmeta na svetu. Pokazalo se da je taj najmanji predmet šnicla u kafani 'Kod Denija'.

     Džej Lino (Jay Leno)

     Pedesete i šezdesete bile su velike godine za nauku u Americi. U poređenu sa devedesetim, koje su mnogo tvrđe, čini se da je u pedesetim svako mogao dobiti pare za svoj opit, pod uslovom da ima dobru zamisao i dosta odlučnosti. Možda je to jedno od najboljih merila za ocenjivanje kad je jedna nauka zdrava. Ova nacija i danas izvlači koristi od naučnih otkrića postignutih u te dve decenije.
     Poplava novih subnuklearnih struktura, do kojih je pristup otvoren upotrebom akceleratora čestica, iznenadila je nauku jednako kao Galilejevo otkriće novih nebeskih tela ostvareno pomoću teleskopa. Kao u galilejskoj revoluciji, tako je i sad ljudski rod stekao nova, neslućena znanja o svetu. To što su se znanja odnosila na unutrašnji, a ne na onaj spoljašnji, kosmički prostor, nije ih činilo manje dubokim. Događaj analogan ovom jeste Pasterovo otkriće mikroba i nevidljive biološke vaseljene mikroorganizama. Bizarno nagađanje našeg junaka Demokrita ("Nagađanje, je l'?" čujem ga kako besno škripi. "Nagađanje, a?") nije bilo više ni komentarisano. Svako je prihvatio da postoje čestice tako malene da ih ljudsko oko ne može videti. Jasno je bilo da će u traganju za najmanjom česticom biti potrebni produžeci ljudskog čula vida: lupe, mikroskopi i akceleratori - sve da bi se pojurilo što dublje, dole, u potragu za pravim a-tomom. A šta smo tamo dole videli? Hadrone, mnoštvo hadrona, tih čestica označenih grčkim slovima koje nastaju u jakim sudarima pod dejstvom akceleratorskih zraka.
     Ne znači to da je otkrivanje tolikog mnoštva hadrona bilo nepomućena radost. Jeste da smo svi dobili zaposlenje; bogatstvo je rašireno na veći broj korisnika, otkrivači novih čestica više nisu bili ekskluzivan klub. Želite da pronađete neku sasvim novu vrstu hadrona? Izvol'te, samo sačekajte sledeći krug. Na jednoj konferenciji o istoriji fizike, održanoj u Fermilabu, 1968. godine, Pol Dirak je pričao kako mu je teško bilo da prihvati posledicu svoje sopstvene jednačine - zato što je ta posledica bila da mora postojati nova čestica, pozitron, koju je Karl Anderson stvarno i otkrio nekoliko godina kasnije. Godine 1927. tako radikalna razmišljanja bila su protivna dobrim običajima i prihvaćenom ponašanju u fizici. Javi se iz publike Viktor Vajskopf i podseti Diraka na okolnost da je Ajnštajn još 1922. spekulisao o postojanju pozitivnog elektrona, a Dirak samo odmahne rukom: "Ajnštajn je imao sreće." Godine 1930. Volfgang Pauli se grdno dvoumio pre nego što je predskazao postojanje neutrina. Konačno se 'prelomio' da tu česticu prihvati, ali samo kao manje zlo, pošto je jedina druga mogućnost bila da se odustane od zakona o očuvanju energije. Ili neutrino postoji, ili očuvanje energije ne važi. Ovaj konzervativan stav prema otkrivanju novih čestica posle nekog vremena je napušten. Kao što peva Bob Dilan, "Vremena se menjaju". Pionir u menjanju te filozofije bio je teoretičar Hideki Jukava, koji je počeo bez zazora da izmišlja sve nove i nove čestice za objašnjavanje novih pojava; drugi su prihvatili ovaj Jukavin pristup.
     U pedesetim godinama i početkom šezdesetih, teoretičari su silan rad ulagali u klasifikovanje stotina vrsta hadrona, tragajući za obrascima - za nekim pravilnim ili osmišljenim rasporedima, u tom novom sloju materije; istovremeno su navaljivali na kolege eksperimentatore tražeći još podataka. A te stotine hadrona behu uzbudljiva stvar, ali i glavobolja. Gde je ona jednostavnost za kojom tragamo još od vremena Talesa, Empedokla i Demokrita? Ne možeš izići nakraj sa tako velikim zoološkim vrtom čestica! Počinjali smo već da se pribojavamo da bi broj novih čestica, koje se mogu otkrivati, mogao biti beskonačan: legije bez kraja.
     U ovom poglavlju videćemo kako su snovi Demokrita, Boškovića i drugih konačno ostvareni. Ispričaćemo hroniku o uobličavanju standardnog modela, koji sadrži sve elementarne čestice potrebne za izgradnju sve materije u Vaseljeni, prošloj i sadašnjoj, kao i sve sile koje na te čestice deluju. U ponečemu, ovaj model je složeniji od Demokritovog, u kome svaka vrsta materije ima svoj nedeljivi a-tom, pa se a-tomi uklapaju jedan s drugim zbog svojih komplementarnih oblika. U standardnom modelu, čestice materije spajaju se jedna s drugom pomoću tri različite sile, a prenosioci tih sila su opet neke čestice. I sve te čestice deluju jedna na drugu, u jednoj zamršenoj vrsti plesa koji može biti matematički iskazan, ali ne može biti vizuelno zamišljen. Pa ipak, u ponečemu drugom, standardni model daleko je jednostavniji nego što je Demokrit ikada i zamišljao. Ne treba nam zasebna vrsta a-toma za feta sir, a zasebna za sir-mešanac, treća za čašice u našim kolenima, četvrta za zelenu salatu. Postoji samo jedan mali broj a-toma. Praveći od njih razne kombinacije, možeš dobiti sve. Već smo se upoznali sa tri takve elementarne čestice, a to su elektron, muon i neutrino. Uskoro ćemo upoznati i ostale i videti kako se uklapaju.
     Ovo je poglavlje trijumfa, jer u njemu stižemo do kraja druma pređenog u traganju za najosnovnijom opekom od koje je izgrađeno sve. U pedesetim i šezdesetim godinama nismo se osećali tako ležerno po pitanju konačnog odgovaranja na Demokritovu zagonetku. Zbog glavobolje sa 'sto hadrona', činilo se da su slabi izgledi da prepoznamo samo neki mali broj čestica koje bi bile elementarne. Fizičari su mnogo bolje napredovali u opisivanju sila prirode. Četiri sile smo jasno prepoznavali: gravitaciju, elektromagnetnu, jaku i slabu. Gravitacija je bila područje za astrofizičare zato što je tako nejaka da u akceleratorskoj laboratoriji ne možeš nikako da je upotrebiš. Ovo izostavljanje nam se kasnije vratilo 'na naplatu' vrlo nezgodno. Ali preostale tri sile smo uspevali da stavimo pod kontrolu.

ELEKTRIČNA SILA

     U četrdesetim godinama ovog veka kvantna teorija elektromagnetne sile odnela je pobedu. Rad Pola Diraka iz 1927. godine uspešno je spojio kvantnu teoriju i posebnu relativnost, dajući teoriju elektrona. Međutim, brak kvantne teorije i elektromagnetizma (to jest, elektromagnetne sile) bio je buran i pun upornih problema.
     Borba za objedinjenje ove dve teorije bila je neformalno poznata kao 'rat protiv beskonačnosti'; ratovali su, sredinom četrdesetih godina, beskonačnost s jedne strane, a sa suprotne strane neki od najblistavijih fizičara: Pauli, Vajskopf, Hajzenberg, Hans Bete i Dirak, kao i neki novi fizičari, zvezde u usponu - Ričard Fajnmen na Kornelu, Džulijan Švinger (Julian Schwinger) na Harvardu, Frimen Dajson (Freeman Dyson) na Prinstonu i Sin-itiro Tomonaga (Sin-itiro Tomonaga) u Japanu. Evo odakle su izlazile te beskonačnosti: najjednostavnije rečeno, uzmeš da izračunaš vrednost za neke odlike elektrona, a odgovor, po novim relativističkim kvantnim teorijama, bude beskonačno velika vrednost. Ne neki veliki iznos, nego beskonačan.
     Jedan način da se vizuelno dočara ta matematička količina nazvana beskonačnost jeste ovaj: zamisliš ukupan broj svih celih prirodnih brojava i dodaš... još jedan. I još jedan, i još, uvek može još jedan. Drugi način, koji je imao više izgleda da se pojavi u proračunima tih vanrednih, ali nesrećnih teoretičara, bio je da pokušaš izračunati vrednost razlomka u kome je imenilac nula. Većina džepnih računara učtivo će te obavestiti (obično pomoću velikog slova E, možda ponovljenog mnogo puta: EEEEEE....) da si uradio/uradila nešto glupo. Oni raniji kalkulatori sa električnim sklopkama proizveli bi neke nezgodne zvuke, kakofoniju čangrljanja i škripanja, što bi se završilo pramenom gustog dima. Teoretičari su videli te beskonačnosti kao znak da elektromagnetizam i kvantna teorija u svome braku rade nešto sasvim pogrešno - hajde da se ne upuštamo u metaforično razmatranje šta (mada bismo rado). U svakom slučaju, Fajnmen, Švinger i Tomonaga, radeći međusobno nezavisno, postigli su neku vrstu pobede u poznim četrdesetim godinama ovog veka. Konačno su prevladali našu nemoć da izračunamo odlike naelektrisanih čestica kao što je elektron.
     Jedan od glavnih podsticaja koji je omogućio ovaj teorijski uspeh pribavljen je jednim opitom. Uradio ga je na Kolumbiji jedan od mojih nastavnika, Vilis Lemb (Willis Lamb). U ranim posleratnim godinama, Lemb je većini nas držao više tečajeve, ali je i radio na elektromagnetizmu. On je takođe isplanirao i izveo, koristeći ratnu radarsku tehnologiju koja je upravo na Kolumbiji razvijena, jedan zapanjujuće precizan opit o odlikama izvesnih odabranih energetskih nivoa u vodonikovom atomu. Trebalo je da ovi Lembovi podaci stave na probu neke od najfinijih delova nove, tek iskovane kvantne elektromagnetne teorije. Preskočiću pojedinosti, dovoljno je reći da je ovaj opit bio bitan doprinos u uzbudljivom radu na stvaranju upotrebljive teorije električne sile.
     Ono što su pomenuti teoretičari dali zove se 'renormalizovana kvantna elektrodinamika'. Kvantna elektrodinamika (QED - quantum electrodynamics) omogućila je teoretičarima da izračunaju osobine elektrona, kao i njegovog težeg brata muona, sa tačnošću od deset decimala.
     QED je bila teorija polja, pa nam je zato dala fizičku sliku kako se sila prenosi između dve čestice materije - recimo, između dva elektrona. Njutn je imao problema sa idejom delovanja na daljinu. Maksvel takođe. Koji je mehanizam tog delovanja? Jedan od tih strašno pametnih tipova iz antičkog doba, neki Demokritov ortak nesumnjivo, otkrio je da Mesec utiče na plimu, a onda se mučio pitanjem kako to Mesec dejstvuje kroz toliki prazan prostor. QED kaže da je i polje kvantizovano - to jest, sastoji se od kvanta (jedan kvant, dva kvanta i tako dalje) - što znači, opet od čestica. To, međutim, nisu čestice materije. To su čestice polja. One prenose silu tako što putuju, brzinom svetlosti, između dve materijalne čestice koje stupaju u međudejstvo. To su čestice-prenosioci. Za njih u QED kažemo da su fotoni. Druge sile imaju svoje, drugačije glasnike. Pomoću tih čestica-glasnika mi sebi dočaravamo 'izgled' sila.

VIRTUELNE ČESTICE

     Pre nego što nastavimo, treba da objasnim da postoje dva vida ispoljavanja čestica: stvarni i virtuelni. Stvarne čestice mogu da pređu put od tačke A do tačke B. One čuvaju energiju. One nateruju Gajgerov brojač da se oglasi onim svojim pucketanjem. Virtuelne čestice, kao što pomenuh u šestom poglavlju, ne postižu ništa od toga. Čestice-glasnici - prenositelji sile - mogu biti stvarne, ali se u teoriji češće pojavljuju kao virtuelne, tako da se ponekad ta dva naziva koriste kao sinonimi. Upravo virtuelne čestice prenose poruku "Sila! Sila!" od jedne čestice do druge. Ako tu negde, u neposrednoj blizini, postoji izobilje energije, elektron može emitovati iz sebe jedan stvarni foton, koji će izazvati, u Gajgerovom brojaču, jedan stvarni zvuk "klik". Virtuelna čestica je jedan logički sklop, koji potiče iz toga što kvantna teorija dopušta mnogo štošta. Prema kvantnim pravilima, čestice mogu biti stvorene tako što će se odnekud pozajmiti energija potrebna za to. Trajanje pozajmice određeno je Hajzenbergovim pravilima, koja kažu da prizvod pozajmljene energije i trajanja pozajmice mora biti veći od Plankove konstante podeljene sa dva pi. Ta jednačina izgleda ovako: delta E delta t veće je od h/2p. Ovo znači da što je više energije pozajmljeno, to je kraće vreme koje čestica može provesti postojeći i uživajući u svojoj pozajmici.
     Po ovom shvatanju stvari, takozvani prazan prostor može biti okean prepun tih avetinjskih predmeta: virtuelnih fotona, virtuelnih elektrona i pozitrona, virtuelnih kvarkova i antikvarkova, pa čak (sa verovatnoćom koja je sam Bog zna koliko malena) i virtuelnih loptica za golf i antiloptica za golf. U tom vakuumu, koji je kao balska dvorana prepuna plesača što se žustro kreću, osobine stvarnih čestica moraju biti unekoliko promenjene. Na sreću po zdravi razum i napredak, te izmene su majušne. Ali ipak, mogu biti izmerene; čim je ovo shvaćeno, počela su takmičenja između sve tačnijih merenja i sve strpljivijih i upornijih teorijskih izračunavanja. Pomislite, na primer, na jedan stvarni elektron. Oko njega se, naprosto zato što postoji, stalno komeša oblak kratkovečnih virtuelnih fotona. Oni javljaju svima i svakome da je prisutan jedan elektron, ali i utiču na njegove odlike. I to još nije sve. Virtuelni foton može da se raspadne, vrlo kratkotrajno, u par e+ e- (jedan pozitron i jedan elektron). Dok je komarac trepnuo okom, ta dva već su se sastavila u opet isti foton kao što je i bio, ali čak i tom svom kratkovečnom preobražaju izvrše neki uticaj na odlike našeg elektrona.
     U petom poglavlju napisao sam g vrednost elektrona izračunatu teorijski po QED i izmerenu u nadahnutim opitima. Kao što možda pamtite, te dve brojke su se podudarile u prvih jedanaest mesta posle decimalne zapete. Jednako uspešna bila je i g vrednost muona. Pošto je muon teži od elektrona, daje mogućnost za još podrobnije proveravanje zamisli prema kojoj su neke čestice glasnici; jer, muonovi glasnici mogu imati višu energiju i zbog toga stvarati veću 'nevolju'. Iz ovoga proističe da će vitruelna okolina uticati na odlike muona još jače. Sve je to vrlo apstraktno, ali podudarnost između teorije i opita gotovo je neverovatno dobra, što pokazuje koliko je moćna ta teorija.