Klucz do narodzin czasu - Akceleratory - Zobaczyć niewidzialne!

Zobaczyć niewidzialne!

J.J. Thomson po odkryciu elektronu powiedział, że cząstka ta jest "tak mała, że jej masa stanowi znikomy ułamek masy atomu wodoru, która sama jest tak niewielka, że sterta takich atomów, liczbowo równa populacji całego świata byłaby zbyt mała, aby dostrzec ją za pomocą dostępnych wówczas przyrządów naukowych".

J.J. Thomson: odkrywca elektronu.

A dopiero teraz mamy maleństwa! Cząstki elementarne są o wiele za małe, abyśmy mogli je zobaczyć na własne oczy. Żeby je poznać, musimy używać potężnych narzędzi, znacznie poszerzających nasze ludzkie zmysły. Urządzenia te nazywamy akceleratorami oraz detektorami cząstek, i o tym dowiecie się co nieco w tym i następnych rozdziałach. Lecz przedtem przyjrzyjmy się procesowi widzenia przedmiotów.

Widzimy, czy patrzymy?

Kiedy coś obserwujemy, nasze oczy są całkowicie bierne, rejestrują one po prostu nadchodzące światło. Nasz mózg interpretuje nadesłane informacje oraz decyduje, gdzie mamy skierować nasz wzrok. Zatem to mózg patrzy, oczy zaś tylko widzą. Proces widzenia polega na tym, że światło odbite od oglądanych przez nas przedmiotów trafia do oczu, gdzie jest rejestrowane i przekazywane do naszego mózgu w celu dalszej obróbki.

Wyobraź sobie, że wchodzisz z latarką do ciemnego pokoju. Latarka wysyła wiązkę światła do pokoju i twoje oczy odbierają światło odbite, dzięki czemu widzisz. Używasz światła jako sondy do zbadania zawartości pokoju. Właśnie tak postępują fizycy cząstek, jednak, jak się wkrótce okaże, światło nie jest dla nich wystarczająco dobrą sondą.

Astronomowie stosują teleskopy, które mają bardzo dobrą zdolność gromadzenia światła w celu obserwacji zbliżeń przestrzeni kosmicznej. Lecz czego używamy, aby zobaczyć z bliska przestrzeń w skali mikroskopowej?

Mikroskopy także bardzo skutecznie zbierają odbite światło. Umożliwiają przyglądanie się małym obiektom, jak pyszczki drobnych owadów.

Mikroskopy elektronowe prowadzą nas jeszcze dalej, powalając zobaczyć elementy budowy atomowej. W roli sondy używa się w nich elektronów.

Mikroskopy elektronowe umożliwiają nam zobaczenie takich drobnych obiektów, ponieważ stosowane w nich elektrony wysokich energii zachowują się jak fale, podobnie jak światło, ale długość ich fali jest znacznie mniejsza niż w przypadku światła.