Wystawa Wszechświat i cząstki

Wystawa
Wszechświat
i cząstki
Wprowadzenie
Ponad dwa tysiące lat temu rzymski
poeta i filozof, Titus Lucretius Carus,
zwany także Lukrecjuszem, pisał
o Wszechświecie: przestrzeń [jest]
wszędzie bezkresna, równie na wszystkie strony ciągnąca się dokoła w ilości
nieskończonej. W przytoczonej strofie łacińskiego poematu O naturze
wszechrzeczy (De rerum natura) autor
wyraził poglądy Epikura i jego uczniów.
Bez wątpienia je podzielał.
Współczesna wiedza o Wszech­świecie
jest daleko głębsza a u jej podstaw
leżą obserwacje i doświadczenia wielu
pokoleń badaczy. Do jej nagromadzenia
przyczynili się nie tylko uczeni, których sława jest powszechna, jak Galileo
Galilei czy Albert Einstein; znaczące
przyczynki wnosili także liczni badacze
– przede wszystkim fizycy i chemicy
– żyjący w ostatnich stuleciach. Dzięki
nim ukształtował się naukowy pogląd
na świat.
Epikurejskim domniemaniom przeciwstawiamy dziś wiedzę opartą na
obserwacji i doświadczeniu. Wiemy, że
Wszechświat rozszerza się, a badania
supernowych przeprowadzone przez
astrofizyków pod koniec XX wieku przyniosły nieoczekiwany wynik: ekspansja
Wszechświata jest coraz to szybsza.
Nie rozumiemy jeszcze przyczyn
tego przyspieszania. Wiemy jednak,
że obszar Wszechświata, do którego
kiedykolwiek dotrze wysyłany przez nas
sygnał, jest skończony.
Uczeni patrzą nie tylko w gwiazdy.
Przedmiotem badań naukowych jest
materia, także i ta, z którą stykamy się
tu na Ziemi. I tu znów warto sięgnąć do
Lukrecjuszowego wykładu, aby przeczytać: …Musisz więc wyznać w końcu,
że są te małe drobiny, których już nie
podzielisz. Pytanie o niepodzielność –
po zrozumieniu przez nas równoważności energii i masy – nabrało innego,
głębszego znaczenia, dotykając zjawisk
kreacji i anihilacji cząstek. Ale przekonanie, że istnieją w materii obiekty najprostsze, leży u podstaw ważnej gałęzi
badań fizycznych – fizyki cząstek elementarnych. Pół wieku temu przyjmowaliśmy protony i neutrony za cząstki
elementarne. Dziś nie przysługuje już
im ten szczególny status. Uznajemy je
za złożone z kwarków, czyli za hadrony.
Od drugiej dekady XX wieku, gdy spostrzeżono, że zderzenia cząstek materii
są skutecznym narzędziem służącym
badaniu jej struktury, uczeni budują
akceleratory, czyli przyspieszacze. Dziś
pełnią one funkcje nie tylko badawcze,
gdyż stosowane są m.in. w ochronie
zdrowia. Największym akceleratorem,
także pod względem energii zderzenia, które można wywołać, jest Wielki
Zderzacz Hadronów zbudowany
i wykorzystywany przez Europejską
Organizację Badań Jądrowych CERN.
Przy użyciu tego urządzenia prowadzi
się badania w zakresie fizyki cząstek
elementarnych, także i takie, dzięki którym pogłębiamy wiedzę o początkach
Wszechświata.
Wystawa Wszechświat i cząstki stworzona została w CERN. Jej autorami
są naukowcy, fizycy badający cząstki
elementarne. Tematyka wystawy obejmuje zagadnienia związane z narodzinami Wszechświata i jego rozwojem.
Wystawa opowiada także o podstawach
budowy materii: wprowadza widzów
w Model Standardowy, czyli we współczesny teoretyczny opis cząstek elementarnych. Ważnymi jej tematami są
również zagadnienia związane z ludzkim wysiłkiem dla pozyskiwania wiedzy
o materii. Pokazano i omówiono model
Wielkiego Zderzacza Hadronów oraz
największe zespoły detektorów (CMS,
ATLAS, ALICE, LHCb) służące wykrywaniu i rejestracji cząstek powstających
podczas zderzeń.
W roku 2013 dwaj fizycy, Peter Higgs
oraz François Englert, zostali uhonorowani nagrodą Nobla z fizyki. Fakt ten
znalazł swoje miejsce na wystawie;
przedstawiono prezentację wyjaśniającą czym jest bozon Higgsa. Odkrycie
bozonu Higgsa dokonane w 2012 roku
w eksperymentach prowadzonych przy
użyciu Wielkiego Zderzacza Hadronów
otworzyło drogę dla nagrody Nobla za
wkład w wyjaśnienie nadawania masy
cząstkom. Kluczowym elementem tego
wyjaśnienia jest pojęcie pola Higgsa;
istnienie bozonu o masie 126 GeV/c²
jest potwierdzeniem tej koncepcji.
Oryginalny, angielski tytuł wystawy
Accelerating science, sugeruje, że treść
wystawy jest szersza. Tak jest w istocie.
Na wystawie znajdziemy stanowisko,
w którym prezentowana jest rola badań
podstawowych – kierowanych ludzką
ciekawością – w budowaniu cywilizacji
człowieka na Ziemi. W treściach wystawy znajdziemy odniesienia do pozyskiwania i przesyłania energii – osiągnięć,
które zawdzięczamy m.in. Michaelowi
Faraday’owi. Znajdziemy także informacje o współczesnej technice PET stosowanej w diagnostyce choroby nowotworowej; w tej technice wykorzystuje
się zjawisko anihilacji elektronów i ich
antycząstek, pozytonów. Przedstawiona
jest także rola, jaką pełni CERN we
współczesnej rewolucji cyfrowej.
Uczniowie liceów oraz ich nauczyciele
są witani na wystawie szczególnie gorąco. Nie tylko dlatego, że dużą część
zagadnień poruszanych na wystawie
można odnaleźć wśród treści nauczania
w programach kształcenia ogólnego.
Także i dlatego, że wystawa – przynajmniej naszym zdaniem – przyczynia się
do całościowego spojrzenia na ważną
część współczesnej nauki. Jej treści
są współczesne i wykraczają poza to,
co znaleźć można w podręcznikach.
Szczególnie ważnymi adresatami wystawy wydają się być licealiści, którzy
poznają zagadnienia dotyczące rozwoju
Wszechświata na lekcjach przyrody.
Wystawa Wszechświat i cząstki zawiera
wiele tekstów do przeczytania i wysłuchania, są też w niej obrazy i modele.
Obecni na wystawie animatorzy służą
pomocą i wyjaśnieniami. Klasyczny
charakter wystawy różni ją od typowych wystaw interaktywnych Centrum
Nauki Kopernik.
Zespół Edukacyjny Centrum Nauki Kopernik
Cytaty z Lukrecjusza pochodzą z tłumaczenia De rerum natura
Edwarda Szymańskiego.