Către sfârşitul secolului XX, fizicienii au elaborat o „teorie standard" a particulelor elementare şi a forţelor care le combină. Inspirată din activitatea lui Murray Gell-Mann, cel care a propus teoria quarkurilor, evoluată apoi în teoria cromodinamicii cuantice, teoria standard a rezultat viguros din miile de experimente realizate de-a lungul ultimilor douăzeci de ani.

Deşi au rămas încă multe întrebări fără răspuns, teoria descrie un grup de forţe fundamentale şi particule materiale care pot fi considerate cele care formează universul fizic şi chiar pot fi folosite pentru explicarea genezei sale. Teoria standard unifică forţele tare, slabă şi electromagnetică sub un singur acoperiş conceptual şi oferă posibilitatea unei mari teorii unificatoare.

Deşi este rezultatul activităţii a numeroşi fizicieni, figura centrală şi personalitatea care a exercitat cel mai puternic impact a fost Sheldon Glashow. „Teoria pe care o deţinem acum este în întregime o operă de artă", afirma el. „Ţesătura dezlânată a devenit o tapiserie."

Născut la New York în ziua de 5 decembrie 1932, Sheldon Lee Glashow este fiul lui Lewis Glashow, un imigrant rus care deţinea o afacere în branşa instalaţiilor, şi al Bellei Rubin Glashow. Încurajat de părinţi şi de fratele său mai mare, Sam, Glashow a început să manifeste interes pentru fizică din perioada celui de-al doilea război mondial, când se întreba de ce viteza bombelor lansate din avioane creşte pe măsura căderii lor.

După ce a urmat cursurile Liceului de Ştiinţe din Bronx - unul dintre colegii săi de clasă fiind Steven Weinberg, cu care va împărţi mai târziu Premiul Nobel - Glashow s-a înscris la Universitatea Corneli în 1950, obţinând licenţa în 1954.

Deşi încă nu absolvise cursurile postuniversitare la Harvard, activitatea desfăşurată de Glashow împreună cu Iulian Schwinger, unul dintre arhitecţii electrodinamicii cuantice, a fost întâmpinată cu entuziasmul caracteristic anilor '50 pentru teoria cuantică. Din această perioadă datează iniţierea lui Glashow în cele mai incitante probleme ale fizicii teoretice.

Fizicienii anilor '50 identificaseră patru forţe fundamentale în natură: forţa gravitaţională, forţa electromagnetică şi interacţiunile tari şi slabe. „Forţa tare" are rolul de liant în interiorul atomilor, iar „forţa slabă" este observată în fenomenul dezintegrării radioactive. Cu toate acestea, deşi datorită electrodinamicii cuantice s-au putut obţine previziuni extrem de precise privind interacţiunile electromagnetice, eforturile de a aplica metode similare în cazul celorlalte forţe conduceau la rezultate absurde.

Pentru a ameliora situaţia, Julian Schwinger a sugerat că forţele slabă şi electromagnetică ar putea fi descrise printr-o unică teorie coerentă. El nu şi-a dezvoltat ideea, dar i-a propus lui Glashow s-o abordeze în teza sa de doctorat. „Mi-a cerut să mă gândesc la asta", scria Glashow mai târziu. „Şi vreme de doi ani n-am făcut altceva decât să mă gândesc".

In disertaţia sa, „Mezonul ca vector în dezintegrarea particulelor elementare" cu care şi-a obţinut doctoratul în 1958, Glashow discuta posibilitatea unei teorii a forţei slabe care, asemănător electrodinamicii cuantice, să fie o teorie „renormalizabilă" standard - adică o teorie care să permită ajustări ale calculelor pentru a evita rezultatele lipsite de sens. El a sugerat că, deoarece o asemenea teorie este dependentă de electrodinamica cuantică, „o teorie complet acceptabilă a acestor interacţiuni poate fi realizată numai dacă ele sunt tratate împreună".

Teoria electro-slabă a fost dificil de formulat şi a întâmpinat o serioasă opoziţie. Beneficiar al unei burse de cercetare acordată de Fundaţia Naţională de Ştiinţă, Glashow şi-a desfăşurat activitatea postdoctorală la Institutul de Fizică Teoretică din Copenhaga între anii 1958 şi 1960, precum şi la Centrul European pentru Studii Nucleare (CERN) din Geneva. La sfârşitul anului 1958 el prevedea în mod corect posibilitatea unei teorii electro-slabe, dar forma de prezentare a acesteia era eronată.

După susţinerea unei conferinţe la Londra asupra acestui subiect, în primăvara anului 1959, activitatea lui a fost criticată deschis şi pentru o vreme ignorată. Cu toate acestea, la sfârşitul anului 1961 Glashow a publicat un studiu concludent, intitulat „Simetrii parţiale ale interacţiunilor slabe".

„În formularea lui Glashow", scriau Robert R Crease şi Charles C. Mann, „forţele slabe şi electromagnetice din interiorul atomului sunt ca doi copii care se joacă cu un trenuleţ electric, fiecare având un panou de control separat; ei apasă frenetic comutatoarele, sună din sirene şi manevrează pârghiile fără să se consulte unul cu celălalt". Mişcarea propriu-zisă a trenului rezultă dintr-o combinaţie a acţiunilor celor doi - şi aşa se întâmplă şi cu particulele atomice. Evaluându-şi lucrarea mulţi ani mai târziu, Glashow recunoştea: „Era o lucrare strălucită, dar aproape nimeni nu a citit-o".

Totuşi, la invitaţia lui Gell-Mann, care se afirmase deja ca o personalitate de primă mărime în fizica teoretică, Glashow a primit o bursă de cercetare la California Institute of Technology în 1960 şi a rămas pe Coasta de Vest pentru a preda, vreme de câţiva ani, la Universitatea Stanford şi la Universitatea Berkeley din California. „Calea celor opt" a lui Gell-Mann şi teoria sa asupra quarkurilor convergeau către activitatea lui Glashow, iar în 1964 el publica un studiu vizionar asupra teoriei quarkurilor, în colaborare cu James D. Bjorken.

În teoria sa iniţială, Gell-Mann pornea de la ipoteza că trei quarkuri subatomice, numite „up" („sus"), „down" („jos") şi „strânge" („straniu"), sunt cărămizile care alcătuiesc „hadronii", particulele subatomice grele. Glashow şi Bjorken au sugerat imediat existenţa unui al patrulea quark, „charm" („farmec"), care, au raţionat ei, putea da teoriei o mai mare coerenţă.

Această idee, ca şi lucrarea anterioară a lui Glashow asupra teoriei electro-slabe, a fost iniţial ignorată, în mare măsură fiindcă nu existau dovezi experimentale. În 1966 Glashow a acceptat postul de profesor titular la Universitatea Harvard şi s-a reîntors pe Coasta de Est, dar timp de câţiva ani şi-a menţinut părerea că fizica se afla într-o fază de stagnare.

Două realizări cruciale au pregătit terenul pentru revoluţia care va culmina cu crearea modelului standard. Una dintre ele a constituit-o definitivarea teoriei electro-slabe, pe care Glashow o elaborase cu ani în urmă, şi transformarea ei într-o teorie funcţională, realizată de Steve Weinberg şi, independent, în Anglia, de Abdus Salam.

Cealaltă a fost o problemă apărută în fenomenul de dezintegrare a particulelor „stranii", pe care Glashow a numit-o „strangeness-changing neutral currents" (SCNC, „curenţii neutri de modificare a stranietăţii"). Glashow şi colegii săi, John Iliopoulos şi Luciano Maiana, au înţeles că problema poate fi rezolvată prin includerea în calcule a celui de-al patrulea quark - „charm" („farmec") -pe care el îl prevăzuse cu ani în urmă.

„Charm-ul, am constatat noi, nu numai că restabileşte simetria pierdută între leptoni şi quarkuri", scria Glashow mai târziu, „dar furnizează şi un mecanism elegant pentru anihilarea curenţilor neutri de modificare a stranietăţii. Aşa cum spune şi dicţionarul, charm-ul (farmecul) îndepărtează diavolul."

La o conferinţă despre spectroscopia de masă desfăşurată la Universitatea Northeastern în 1974, Glashow sugera că experimentatorii vor fi în curând capabili să descopere charm-ul. In lucrarea „Charm: O invenţie care îşi aşteaptă descoperirea", Glashow propunea un pariu: „Unu: charm-ul nu este descoperit şi eu îmi mănânc pălăria. Doi: charm-ul este descoperit de specialiştii în spectroscopie şi sărbătorim evenimentul. Trei: charm-ul este descoperit de nespecialişti şi voi sunteţi cei care vă mâncaţi pălăriile".

De fapt, particulele „fermecate" au fost descoperite în scurt timp, nu însă prin spectroscopie, ci în acceleratoarele de particule de energie înaltă, Într-adevăr, particula pe care experimentatorii au numit-o „J/psi" a confirmat din primul moment existenţa quarkurilor şi a charm-ului. Lucrarea teoretică fundamentală a lui Glashow, „Is Bound Charm Found?" („A fost găsit charm-ul?") reafirmă importanţa acestor descoperiri şi face numeroase previziuni, multe dintre ele dovedindu-se corecte, inclusiv aceea cu privire la particulele cu „charm pur" - un quark cu toate proprietăţile prevăzute ale charm-ului. În 1976, la o întrunire consacrată spectroscopiei de masă, au fost servite dulciuri în formă de pălării.

Eveniment determinant în fizica secolului XX, descoperirea charm-ului a condus la o teorie cu un grad mai mare de generalizare care încorporează descoperirile lui Glashow, Gell-Mann, Weinberg şi a multor altor fizicieni teoreticieni sau experimentatori.

Ceea ce a devenit cunoscut drept „modelul standard" a înlocuit „modelul auto-susţinut", care a concurat mulţi ani cu teoria quarkurilor aflată în dezvoltare.(Modelul „auto-susţinut" (modelul „democraţiei nucleare") sugera că particulele subatomice cunoscute - electronii, neutronii şi protonii - sunt la fel de importante ca cele mai puţin cunoscute, toate trebuind să fie considerate blocuri constructive de bază ale materiei.)

Cuprinzând teoria electro-slabă şi cromodinamica cuantică, modelul standard explică interacţiunile tari, slabe şi electromagnetice ale tuturor particulelor elementare. (Forţa gravitaţională nu este inclusă în teorie.) Teoria, scrie Galshow, „pare să ofere, în termenii a şaptesprezece parametri arbitrari, o descriere completă şi corectă a fenomenologiei particulelor. Nu există puncte slabe şi nu s-au observat fenomene care să fie incompatibile cu teoria".

În ciuda succesului teoriei standard în explicarea interacţiunilor fizice mai erau încă multe întrebări fără răspuns, iar Glashow a devenit unul dintre principalii fizicieni aflaţi în căutarea unei mari teorii unificatoare care să acopere în întregime cromodinamica cuantică şi forţa electro-slabă. În 1974, Glashow a dezvoltat prima mare teorie unificatoare, care a ajuns cunoscută sub acronimul SU(5), într-un scurt studiu care punea laolaltă descoperirile fundamentale în fizică începând din anii '50.

Termenul SU(5) vine de la grupul Special Unitar în 5 dimensiuni şi include ideea incitantă potrivit căreia până şi presupus stabilul proton este supus fenomenului de dezintegrare pe parcursul unei perioade de timp extrem de lungi. SU(5) nu a fost verificată experimental. Astăzi, ea face parte dintr-un număr mai mare de teorii unificatoare accesibile fizicienilor.

Considerat „curtenitor, responsabil, cooperant şi matur" când a câştigat Premiul Westinghouse Talent Search în 1950, Glashow a devenit o figură populară în comunitatea fizicienilor aproape o jumătate de secol mai târziu. În 1979 Glashow a primit Premiul Nobel pentru activitatea sa în dezvoltarea teoriei electro-slabe, premiu pe care 1-a împărţit cu Steven Weinberg şi Abdus Salam. El este membru al Academiei Naţionale de Ştiinţe şi, printre alte onoruri, a obţinut Premiul J.R. Oppenheimer în 1976.

Din 1987 a fost profesor de ştiinţe Mellon la Universitatea Harvard. În 1972 Glashow s-a căsătorit cu Joan Shirley Alexander (care era una dintre surorile lui Lynn Margulis, şi cuplul a avut patru copii. Lucrarea lui Glashow Interacţiuni, publicată în 1988, reprezintă o combinaţie agreabilă de autobiografie şi fizică teoretică.

RECENT

Aspecte epidemilogice ale izbucnirilor cu boli diareice acute în Republica Moldova (Nadejda Gafin, Aliona Nastas, Ion Bîrcă, Adrian Cotelea, Vasile Sofronie)
02.01.2020

În articol sunt prezentate unele aspecte epidemiologice ale izbucnirilor cu boli diareice acute (BDA) în Republica Moldova în anii 2014-2 [ ... ]

Impactul asupra sănătății și cel socioeconomic al morbidității prin varicelă în Republica Moldova (Silvia Negară, Vasile Sofronie)
02.01.2020

A fost studiată și analizată epidemilogic morbiditatea prin varicelă în Republica Moldova în perioada 1985-2017. Studiul dat este unul [ ... ]

2018 Sănătatea - Publicaţie de sănătate şi divertisment