Nemere István: Különös részecskék (Tvr-hét 2001/14-16) Amint a fizikusok egyre mélyebbre hatolnak az atomnál kisebb (szubatomi) részecskék világába, mindinkább valamiféle elvarázsolt "országba" jutunk. Nincs az a népmese, amely felvehetné a versenyt ezzel a fantáziadús, a valóságtól elrugaszkodott(?) világgal. Nincs az a sci-fi-írói vagy filmes képzelet, amely akár csak kicsiny részben is megközelítené az ott zajló eseményeket. Itt van mindjárt a fénysebesség. Einstein óta minden tudós azt vallotta, hogy ez a legnagyobb sebesség a természetben, a kozmikus térben, ezt áthágni lehetetlen. (Már eleve gyanús az olyan "tudós" - és ezért idézőjelet érdemel -, aki a lehetetlen szót emlegeti...). Eddig úgy tudtuk, hogy semmiféle hatás nem terjedhet gyorsabban, mint a vákuumban mért, másodpercenként 300 ezer kilométeres fénysebesség. Kiderült, hogy a világűrben, néhány galaxis között a fény ennél gyorsabban terjed! A tudósok sokáig a mérési hibákra, az eszközök tökéletlenségére, emberi hibákra gyanakodtak. Azután kénytelenek voltak belátni, hogy a régi einsteini elmélet itt sem tartható tovább. Hát még amikor felfedezték, hogy egyes csillaghalmazokból kilövellő gázok szintén a fénysebességet meghaladó gyorsasággal száguldanak. Azóta már arra is fény derült, hogy a vákuumnál valamivel "sűrűbb" közegekben sem a fénysebesség jelenti az elérhető legnagyobb gyorsaságot. A kvantumfizikai problémák olyannyira megszaporodtak az utóbbi két évtizedben, hogy nem csoda, ha ezt a tudományágat már eleve problémahalmazként kezelik tudományos berkekben. Aki ebben akar babérokra törni, az készüljön fel két dologra. Az egyik: magában az ágazatban rengeteg hihetetlen, érthetetlen és illogikus dologgal fog találkozni. A másik: a tudományos körök eleinte mindig hitetlenül fogadják a kvantumfizika újabb felfedezéseit, és a természeti törvények megcsúfolását látják bennük. Erre látszólag számos okuk is van - hiszen a különféle részecskék valóban fejre állítják egész tudományos világképünket. Valamint a logikába, az ok-okozati összefüggések helyességébe vetett hitünket. Hogy mi mindenre képes például a fény, arról a következő héten számolunk be. Előrebocsátom, alig hihető dolgokról olvashatnak majd. Sokáig eldöntetlen volt, hogy voltaképpen mi is a fény - részecskékből áll, vagy hullámtermészetű? Mígnem arra a furcsa és nehezen elfogadható, de kényszerű felismerésre jutott a tudomány, hogy tulajdonképpen kettős természetű. Vagyis viselkedik így is, meg úgy is. Az igazi bökkenőt azonban az jelenti, hogy a fény a kísérletek során úgy viselkedik, mintha tudná, hogy mi, emberek, milyen szempontok szerint akarjuk vizsgálni! Pedig hát nem értelmes lényről van szó. Legalábbis hiszünk abban, hogy ez is csak anyag, mint minden más. Ezek után valóban furcsa, de igaz: ha fényt bocsátunk bele valamelyik kísérleti eszközbe, műszerbe, hogy azt vizsgáljuk, milyen is a fény - ha részecskéknek hisszük, és műszereink is ezen a feltevésen alapulnak -, akkor a fény részecske módjára viselkedik. Ha viszont hullámként kutatjuk, és kutatásainkhoz ilyen alapon működő műszereket vetünk be - akkor a fény ehhez mintegy "alkalmazkodik", és hullámnak mutatja magát... Az egyik ilyen kísérletnek azt kellene igazolnia, hogy Einsteinnek igaza volt, és a fény közvetítő részecskéje, a foton nem rendelkezik tömeggel, csak impulzussal. Ha valaminek nincs tömege, nem fogható munkára - ez logikusnak tűnik, míg el nem kezdünk foglalkozni a fotonnal). Végezzünk el egy szinte házilag is előkészíthető kísérletet. Egy jól lezárható üvegcsőben helyezzünk el egy kis forgó alkatrészt ("propellert"), ami legyen nagyon könnyű, és függesszük fel egy bármilyen szálra, amelyen könnyen mozoghat. Ezután a csőből szívjuk ki a levegőt, vagyis idézzünk elő tökéletesen üres teret, vákuumot. Ezután nincs is szükségünk egyébre, mint egy zseblámpára, amit az üvegcső mellé állítunk, és fényét a csőre irányítjuk. Ha a fény részecskéinek, a fotonoknak nincs tömegük, akkor hogyan hathatnak a bezárt propellerre? Egyáltalán, hogyan hatolnának át az üvegen? Márpedig tudjuk, hogy áthatolnak, ahogyan a napfény is átjön az ablaküvegen. De hogy ott munkát is végezzenek, az ellenkezik az einsteini állítással. Ám pár perc múlva látni fogjuk, hogy a propeller megmozdul, igen lassan forogni kezd - eleinte úgy, akár egy lassított filmen. Ám újabb percek elteltével a forgás valóságos pörgéssé változik, és ez mindaddig tart, amíg a zseblámpa fénykévéjét a csőre irányítjuk. Ha lekapcsoljuk a fényt, abbamarad a forgás, de ismételt fény esetén az is újra elindul. Azt is tudjuk, hogy a fénynek van nyomása. Számos sci-fiben "napvitorláznak" az űrhajósok, vagyis kihasználják a fénynek azt a tulajdonságát, hogy a nagy felületű, de igen könnyű tárgyakat mintegy "tolja" maga előtt a szinte üres térben, a kozmoszban. Ezt tudományosan is igazolták. De mivel számos kísérlettel bizonyítható, hogy a tény hullámtermészetű - legalább annyival pedig az, hogy részecskékből áll -, végül a tudomány mind a mai napig tanácstalanul áll a jelenség előtt. A homályt csak növelték az újabb felfedezések, amelyekből egyértelműen bebizonyosodott, hogy nem csupán a fény, hanem más részecskék is képesek igen különösen viselkedni - ezekről a jövő héten írunk. Nem mondhatni, hogy bizonyos atomi alkotórészek szorosan tartják magukat a fizikatankönyvekben leírt "törvényekhez". Mindjárt megértik az idézőjel jogosságát, hiszen ma már van okunk hinni: semmi sincs úgy, ahogyan még akár húsz-huszonöt éve is tanították. Kiderült, hogy tömeggel rendelkező atomi részecskék is képesek hullámként viselkedni! A legfurcsább ezek között a neutron. Az atomok semleges töltésű része képletesen szólva szamárfület mutat a tudományos akadémiáknak. Bebizonyították ugyanis, hogy egyetlen neutron képes egy időben két helyen tartózkodni! A hihetetlen jelenség úgy megy végbe, hogy A pontból B pontba irányítanak egy-egy ilyen roppant gyorsan mozgó részecskét. Olyan akadályt tesznek az útjába, amelyen csak elképzelhetetlenül apró réseken keresztül tud áthatolni. Kiderült, hogy ugyanaz a neutron ugyanott, ugyanabban az időben egyszerre két résen is áthaladhat! Még akkor is, ha ezek a rések vagy lyukak a méretéhez képest szinte kozmikus távolságra - 4-5 centiméterre helyezkednek el! A neutron mit sem tud a mi "törvényeinkről", és ma még érthetetlen módon, két részre szakadva (?) száguld át egy időben a két résen... Az ma már senkit sem késztet csodálkozásra, hogy egyes, igen apró részecskék szintén semmibe veszik az általunk ismert törvényszerűségeket, és képesek olyan állapotban is megjelenni, amelyben a fizika szerint nem szabadna létezniük. Olyanról is tudunk, amelyik - elképzelhetetlenül rövid időtartamra - képes megfordítani az ok-okozati sorrendet. A fénysebességet is áthágják a részecskék. Ezt már negyedszázada ismerjük és bizonyíthatjuk is. Egy Y alakú szerkezet alsó szárának végéből fotonokat lőnek egyenként "felfelé". A két szár találkozásánál egy tükör van, amely véletlenszerűen hol az egyik, hol a másik szárba továbbítja a fotont. A két felső szár végén detektorok vannak, ezek jelzik, ha a fotonok célba érnek. Mindezt folyadékban végzik el, nehogy a fény gyorsabban menjen, mint az a bizonyos "fénysebesség", amit a mai hivatalos tudomány mellesleg amúgy is áthághatatlannak tart. A fotonok a szerkezetben normál fénysebességgel haladtak. Viszont egy elmés műszerrel a detektorok előre jelezhették, hogy a következő fényrészecske melyikükbe csapódik majd be. Vajon a fényrészecske elindulásakor a detektorok honnan "tudták", melyikükbe csapódik be a foton. De felmerül egy további kérdés is: hogyan tudták? Vagyis mi volt az a fénynél is gyorsabb üzenetküldési mód, amely tudatta velük, hogy a részecske elindult, és azt is, hogy az Y két szára közül melyikbe fog becsapódni - amikor az még oda sem ért az elágazáshoz? Vagyis nem kétséges: van valamilyen, a fénynél is gyorsabb értesítési mód, vagyis sebesség, amelynek révén mindez lehetővé vált. Tehát a fizikai részecskék, az anyag hihetetlenül apró alkatrészeinek világában még számtalan mesés meglepetés vár ránk. Ezek némelyike alapvetően ellentétes azzal a fizikával, amelyeket ma tanítanak az iskolában.