atomPana in anul 1930, numarul particulelor care se manifestau la scara microscopica parea destul de limitat. Electronul, unitate de electricitate negativa, foarte usor si foarte mobil; protonul, unitate de electricitate pozitiva, mult mai greu si mai putin mobil, si fotonul, graunte de energie facand parte din structura tuturor radiatiilor, jucand un rol destul de diferit de cele doua particule precedente.

Acestea pareau sa fie elementele esentiale ce intervin in structura diverselor forme ale materiei si energiei. Datorita principiului relativist al inertiei energiei linia de demarcatie intre materie si energie era intr-o oarecare masura stearsa.

Dezvoltarea fizicii nucleare, rezultata in urma senzationalelor descoperiri ale lui H. Becquerel si Pierre si Marie Curie asupra radioactivitatii naturale, prelungita de primele realizari ale transmutatiilor artificiale si descoperirea izotopilor au atras din ce in ce mai mult atentia fizicienilor asupra „inimii” atomului care este un nucleu incarcat pozitiv si sediul celei mai mari parti a masei edificiului atomic. Se stia ca acest nucleu are o structura complexa si ca este capabil sa se dezintegreze fie spontan, fie sub actiunea unor violente ciocniri exterioare, dar la inceput parea naturala presupunerea ca nucleul ar fi format numai din protoni si electroni, singurele particule elementare materiale cunoscute in acea epoca.

Incepand din 1930, aceasta situatie s-a modificat rapid, in urma punerii in evidenta a unor noi particule necunoscute pana atunci. Punerea la punct in laboratoare a unei „artilerii” de bombardare corpusculara, capabila sa provoace transmutatii nucleare prin ciocniri, studiul radiatiilor cosmice care, venind din spatii interstelare, pot de asemenea, provoca astfel de transmutatii, au permis recunoasterea existentei atat a neutronului, particula electric neutra, de masa apropiata de masa protonului, cat si a electronului pozitiv, a pozitronului, particula instabila, cu durata de viata scurta, cu masa egala celei a electronului obisnuit sau negatronului, dar a carei sarcina electrica pozitiva este egala si de semn contrar cu a negatronului.

S-a descoperit faptul ca o pereche electron-pozitron este capabila sa se anihileze dand nastere unei emisii de fotoni, ceea ce constituie un adevarat fenomen de dematerializare a materiei: iar o radiatie poate disparea, fiind insotita de aparitia unei perechi pozitron-electron, ceea ce reprezinta o adevarata materializare a radiatiei.

Dar aceasta nu este totul. Studiul radiatiei continue a substantelor radioactive i-a condus pe teoreticieni, pentru salvarea principiului conservarii energiei care parea a nu fi satisfacut in acest fenomen, la imaginarea existentei unui corpuscul neutru, extrem de usor, pe care l-au denumit „neutrin”. Acest corpuscul ar fi emis in acelasi timp cu radiatia continua si, deoarece este practic nedetectabil, energia pe care o ia cu el parea ca dispare.

In anul 1935, fizicianul japonez Yakawa, pornind de la consideratii teoretice indraznete n-a ezitat sa anunte existenta probabila a unor particule inca necunoscute atunci.

Masa lor, pe care el o evalua cam de 200 de ori mai mare decat cea a electronului, ar fi fost intermediara intre masa electronului si cea a protonului, motiv pentru care le-a numit „mezoni”. Curand s-a descoperit in radiatia cosmica o particula noua, cunoscuta sub denumirea de mezon u, care pare sa corespunda exact cu previziunile lui Yakawa.

Toate aceste descoperiri au condus rapid la o reinnoire completa a teoriilor fizicii nucleare. Putin dupa descoperirea neutronului, Heisenberg a emis ipoteza ca nucleele sunt formate din protoni si neutroni iar electronii si pozitronii, emisi in cursul dezintegrarilor nucleare, nu preezista in structura nucleului, ci sunt generati in cursul dezintegrarii prin transformarea unui neutron intr-un proton sau invers. Aceasta noua ipoteza a permis interpretarea unui numar considerabil de fapte din fizica nucleara: ea poate fi considerata astazi una dintre bazele cele mai solid edificate ale fizicii nucleului.

Totusi, natura fortelor cu raza de actiune foarte scurta, independente de sarcinile electrice care unesc protonii si neutronii in nucleu, forte care asigura stabilitatea ansamblului, ramanea misterioasa.

Rationamentele lui Yukawa, confirmate de descoperirea ulterioara a mezonilor, au sugerat o interpretare a fortelor nucleare: dupa cum fotonii sunt asociati cu campul electromagnetic, mezonii ar fi asociati unui camp „mezonic” corespunzator unor forte statistice cu actiune foarte scurta, care ar uni componentii nucleului.

Teoria „mezonica” a fortelor nucleare a trezit mari sperante si a dat nastere unui insemnat numar de lucrari. In ciuda unor succese, se poate spune ca teoria mezonica n-a dat tot ceea cese astepta de la ea. S-a revenit dupa cativa ani la modele de nuclee corespunzatoare unir imagini destul de grosolane (modelul picaturii, modelul paturilor nucleare etc), care au dat rezultate destul de interesante, dar care nu pot fi in niciun caz considerate definitive.

In timp ce fizica nucleului progresa foarte rapid din punct de vedere experimental, dar mai lent si cu mai multe dificultati din punct de vedere teoretic, fizica teoretica cuantica lua o forma din ce in ce mai abstracta, din ce in ce mai indepartata de intuitiile initiale ale mecanicii ondulatorii. Asa a aparut ceea ce se numeste astazi „teoria cuantica a campurilor”, considerata de multi teoreticieni drept forma cea mai perfecta a fizicii cuantice actuale. Pastrand si preluand interpretarea probabilista si pozitivista a mecanicii cuantice, precum si notiunea de complementaritate, aceasta teorie se prezinta ca un formalism elegant, cu o aparenta riguroasa, care permite reprezentarea fara nici o imagine concreta a proprietatilor particulelor si campurilor si a interactiilor lor reciproce.

Nefurnizandu-se nici o indifcatie asupra a ceea ce poate fi un corpuscul, nici asupra structurii sale, ea se margineste sa ia in considerare numerele de corpusculi de fiecare tip si variatia lor, sau mai exact probabilitatile variatiilor lor. Teoria cuantica a campurilor a condus, dupa cum vom vedea, la previziuni exacte. Teoria prezinta o mare coerenta si chiar cei care considera ca ea nu ne furnizeaza un tablou intr-adevar complet al realitatilor microfizice, trebuie sa recunoasca faptul ca infatiseaza cu exactitate anumite aspecte ale realitatii.

In 1946 – 1948, W.E. Lamb si R. Retherford au pus in evidenta, prin procedee radioelectrice, unele structuri fine in spectrul hidrogenului, care nu coincideau exact cu previziunile teoriilor anterioare, cele mai perfectionate. O interpretare propusa de Bethe si dezvoltata de catre cei mai insemnati reprezentanti ai teoriei campurilor a permis regasirea cu exactitate a rezultatului experimental si a unor metode analoage care au confirmat acest succes. S-au putut explica semnificatia valorii anormale a momentului magnetic al electronului si proprietatile pozitronului. Succesul rationamentelor teoriei cuantice a campurilor pentru interpretarea acestor fenomene putea sa sugereze faptul ca sub nivelul realitatii microfizice in care se manifesta corpusculii, exista un nivel al realitatii mai profund si mai ascuns inca, nivel cu care corpusculii de la nivelul microfizic ar fi constant in interactie, putand la anumite momente sa intre sau sa iasa din el. Astfel, aceasta realitate profunda pe care D. Bohm a numit-o mai tarziu „nivelul subcuantic”, ar umple ceea ce numim vid, care ar poseda deci proprietati fizice, fapt sugerat de insasi existenta unor fenomene pe care teoria cuantica a campurilor le numeste „polarizarea vidului”.

Succesele nu au avut o viata prea lunga si teoria campurilor a cunoscut si anumite deceptii. A condus mereu la valori infinite, evident inacceptabile, pentru energia proprie a particulelor. Pentru a evita aceasta dificultate esentiala, s-au folosit diferite artificii. Aceste procedee sunt arbitrare si rezultatele finale nu sunt satisfacatoare. Dificultatea intalnita in acest caz de fizica cuantica contemporana pare a fi de o natura cu totul fundamentala: admitand punctul de vedere al interpetarii probabiliste, teoria cuantica a campurilor isi interzice sa ia in considerare localizarea particuelor si sa le atribuie o structura extinsa, prin intermediul definirii unor notiuni analoage celei de raza a electronului, ca in teoria clasica a lui Lorentz.

Numeroasele particule descoperite ulterior pare sa urgenteze si mai mult edificarea unei teorii a structurii particulelor si a proprietatii lor.

Datorita multor dificultati de interpretare, fizica teoretica trece printr-o perioada mai dificila.

Transformarile viitoare ale fizicii cuantice sunt, dupa cum spunea R. Oppenheimer, imprevizibile, dar se pare ca acestea se indreapta spre o noua perioada de criza si de instabilitate. Exista si semne prevestitoare care anunta ca ea se gaseste, fara indoiala, in ajunul uneia dintre acele „cotituri bruste”, care marcheaza etapele de evolutie in istoria, atat a ideilor, cat si a speciilor.

Va urma.

Bibliografie: Istoria generala a stiintei, Stiinta contemporana vol. IV.

LĂSAȚI UN MESAJ