łowca kwarków

Panie profesorze, jest pan znany z szampańskiego poczucia humoru, zapytam więc, kim jest dla pana – Godzilla?

Widzę, że miał pan już kontakt z moja żoną Betsy… Godzilla to mój ulubiony pomocnik. Jest to mechaniczna zabawka zasilana bateriami przedstawiająca znanego japońskiego potwora życzliwego ludziom. Mój Godzilla porusza się, wydaje dźwięki oraz świeci oczami. Bardzo go lubię i mam nadzieję – z wzajemnością.

Podobno bardzo lubi pan mechaniczne zabawki? Lubię i dobrze się czuję w ich towarzystwie. Mam nadzieję, że to widać na zdję-ciu…

– Czy nie jest to dziwne jak na laureata Nagrody Nobla? Nie w dziedzinie fizyki. Fizycy to ludzi wolni, szczerzy i otwarci, trudni do uwię-zienia w barierach konwenansów. Poczynając od mojej rodaczaki Marii Curie-Skłodowskiej, po czasy obecne…

Skoro mówi pan „rodaczki”, zdaje się nie mieć sensu pytanie o pana polską krew… „Wilczek” to przecież nie jest nazwisko anglosaskie czy hiszpańskie.

Nosił je mój dziadek Jan. Był żołnierzem generała Hallera i walczył o wyzwolenie Polski podczas I wojny światowej. Pochodził z Galicji i był kowalem. Do Ameryki wyjechał chyba w 1920 roku i osiadł w Północnym New Jersey. Tu poznał Franciszkę żyburę pochodzącą z Babic koło Warszawy, która przyjechała w 1921 roku. W 1925 roku w Newarku wzięli ślub w polskiej parafii i przenieśli się na podnowojorską Long Island. Rok później przyszedł na świat mój ojciec Franciszek czyli Frank, a po nim jego brat Władysław (Walter). Mój ojciec ożenił się z włoską dziewczyną o nazwisku Maria Cona. Jej ojciec był emigrantem z Neapolu, matka – Włoszką urodzoną w Nowym Jorku. Moi rodzice pobrali się w 1947 roku, a ja urodziłem jako ich pierworodny w 1951 roku w Mineoli na Long Island. Pięć lat później mój brat. Ja dostałem imię po babci, a on po stryju Walterze. Babcia Franciszka była straż-niczką polskości. Na ile mogła starała się to przekazać wnukom, głównie w formie polskich piosenek. Niektóre z nich umiałem nawet wygrywać na akordeonie. Ze strony mamy mieliśmy wpływy włoskie. Tak więc jestem produktem mieszanym silnie zakorzenionym w kulturze i tradycji europejskiej. Jestem z tego dumny. Moi rodzice mieszkają do dziś na Long Island, w Port Washington. Ojciec jest inżynierem-elektronikiem i cała jego kariera zawodowa była związana z firmami o takim charakterze, mama – zajmowała się domem. Dziś oboje mają po 78 lat i są emerytami.

– Wychowywał się pan na nowojorskim Queensie i z dumą podkreśla, że chodził do szkół publicznych.

Tak jest. Jestem Queens Boyem. Chodziłem do podstawówki Public School 186 na Floral Parku, a potem do Junior High School 172. Maturę zrobiłem zaś w Martin Van Buren High School na Queens Village. Nigdy nie zapominam, gdzie się uczyłem, ilekroć mogę podkreślam. Utrzymuję kontakty z kolegami. W miniony weekend z kumplami z tej ostatniej mieliśmy bardzo wesołe i bardzo długie party. Wielu z nich porobiło interesujące kariery zawodowe w medycynie, prawie, biznesie. Było, co wspominać. Wszystkich ucieszyła moja Nagroda Nobla. Po powrocie ze Sztokholmu mam im opowiedzieć „jak było”.

– Z Queensu poszedł pan na studia…

Do University of Chicago. Stamtąd w 1970 roku trafiłem na studia doktoranckie z fizyki do Princeton University. Tam poznałem, starszego ode mnie o 10 lat, Davida Grossa, którego byłem pierwszym studentem podyplomowym. Nasze drogi naukowe są praktycznie nierozłączne. Dziś David pracuje w University of California w Santa Barbara. Wspólnie z nim opracowaliśmy założenia chromodynamiki kwantowej (QCD). W 1973 roku obroniłem doktorat tej problematyki i praktycznie już niczym innym poza kwarkami się nie zajmowałem.

– W waszej trójce, która siągnęła po tegoroczną Nagrodę Nobla jest też David Politzer… Podobnie, jak ja jest nowojorczykiem, tyle że z Bronxu. Dwa lata starszy. Studia ukończył w University of Michigan, a doktoryzował się w Harvardzie. Pracował nad analogicznymi problemami, jak my z Grossem dochodząc do analogicznych konstatacji. Skontaktował nas ze sobą Sidney Coleman i odtąd byliśmy jako „tercet” łączeni za QCD i uważani za jej ojców. Teraz związany jest z California Institute of Technology w Pasadenie. – Przedmiotem pana fascynacji są kwarki. Czym są? Skąd się „wzięły”? Przez długi czas uważało się protony i neutrony (wraz z elektronami) za fundamentalne cząstki, cegiełki materii. Okazało się, że są… jeszcze bardziej podstawowe. Kwarki. Murray Gell-Mann i George Zweig zapostulowali ich istnienie we wczesnych latach 60. Pokazali oni, że przy pomocy takich fundamentalnych cegiełek-kwarków można zrozumieć i uporządkować wielką liczbę silnie oddziaływujących, pozornie chaotycznych cząstek, jakie doświadczalnicy zaczęli odkrywać w tamtych czasach. Te silnie oddziaływujące cząstki (zwane „hadronami”) miały własności podobne do protonów i neutronów, tylko większe masy i były nietrwałe. Gell-Mann i Zweig pokazali, że te cząstki można zrozumieć i opisać jako zbudowane z kwarków orbitujących wokół siebie. W konfiguracjach po trzy. Problem był jednak z tym, że nie udało się ich wyseparować pojedynczo.

Wczesne idee kwarków były raczej nieprecyzyjne i konfudujące. Wielu fizyków w ogóle nie wierzyło w tą hipotezę. Prace naszej trójki (Gross-Wilczek-Politzer) zaproponowaly solidne matematyczne podstawy, które pozwoliły uściślić model kwarkowy. Przede wszystkim pokazać, w jaki sposób kwarki są ze sobą powiązane. Co jest tym „klejem”, co je wiąże. Wprowadziliśmy więc dodatkowe cząstki – tzw. kolorowe gluony (od angielskiego „glue” czyli klej), które wiążą kwarki ze soba. „Kolorowe” w nazwie stąd, że za „źródło kleju” uznaliśmy ładunek kolorowy. Tak, jak ładunek elektryczny jest „źródłem” w przypadku fotonu. W efekcie kwarki i gluony, wraz z elektronami i fotonami są dzisiaj powszechnie uznane za fundamentalne cegiełki materii.

– Kwarki, choć ciężkie i silnie związane, pozostają bardzo swobodne. Jaka jest tego tajemnica?

Współczesna fizyka nauczyła nas że to, co nam się wydaje być próżnią, jest w rzeczywistości dynamicznym ośrodkiem. Pary krótko żyją-cych, „wirtualnych” cząstek ciągle rodzą się i anihilują. Te morze wirtualnych cząstek może jednak mieć wpływ na własności realnych cząstek, które możemy obserwować. Jednym z takich efektów jest możliwość wzmocnienia ła-dunku kolorowego, jaki posiadają kwarki. To prowadzi to tego, że siła z jaką kwarki oddziaływują ze sobą… rośnie wraz z odległością miedzy nimi. To zjawisko zwane jest swobodą asymptotyczną.

– Jaka „siła” je ze sobą spaja i to tak paradoksalnie, że im dalej od siebie przyciagają się bardziej? Czy to ich po-wiązanie jest ostateczne? Co by się stało gdyby ten zwią-zek przestał istnieć?

Teoretycznie, pojedynczy kwark, gdyby się go dało wyizolować, stwarzałby pole silnych oddziaływań wokół siebie. To pole byłoby wzmocnione przez cząstki wirtualne wokół kwarku.To z kolei pole byłoby dalej wzmocnione przez cząstki wirtualne w okolicy, itd. itd.. Taki proces prowadziłby do ogromnie silnych pól w dalszych odległościach od kwarku. Te pola zawierałyby nieskończoną ilość energii. Ponieważ nie dysponujemy nieskończonymi zasobami energii, nie jesteśmy w stanie uwolnić kwarków.

– Co wyjaśnia ją teoria, za którą otrzymał pan wraz Davidem Grossem i Davidem Politzerem Nagrodę Nobla? Podobno nawet… powstanie wszechświata?

Nasza teoria dobrze wyjaśnia większość wyników uzyskiwanych w akceleratorach wysokich energii. Pozwala ona również na sformułowanie precyzyjnych równań opisujących protony, neutrony i jądra atomowe oraz ich wzajemne oddziaływania. Używając tych równań fizycy potrafili, na przykład, obliczyć masę protonu. W ten sposób potrafimy wyjaśnić skąd się wzięła większość masy obserwowalnej materii. Fakt że prawa fizyczne stają się zaskakująco proste przy bardzo wielkich energiach pozwolił skonstruawać o wiele lepsze teorie początkowych momentów „Wielkiego Wybuchu”, powstania wszechświata. To jest coś innego niż sugestia zawarta w pytaniu. Nasza teoria silnych oddziaływań ładnie pasuje do wcześniejszych teorii oddziaływań słabych i elektromagnetycznych, co pozwala na budowanie interesujących modeli dalszej unifikacji podstawowych sił Przyrody. Takie idee będą testowane przy pomocy nowego akceleratora LHC w CERNie, który ma być oddany do użytku w końcu 2007 roku.

– Czy także jakieś zjawiska z życia codziennego?

Kiedy pyta mnie pan o nasze życie codzienne, nasza teoria mówi nader precyjnie i wyczerpująco, z czego my i cała materia wokół nas jesteśmy zbudowani. Bez silnych oddziaływań nie mielibyśmy prawie żadnej masy i rozpadlibyśmy się na drobniutkie „kawałki”. Szkoda że najbardziej charakterystyczne zjawiska przewidywane przez naszą teorię uwidoczniają się tylko w ekstremalnych warunkach, bardzo odległych od warunków życia codziennego, więc na razie nie ma żadnych praktycznych zastosowań. Jest całkiem możliwe że fundamentalne zrozumienie silnych oddziaływań stanie się istotne gdy ludzkość będzie zmuszona do sięgnięcia po energię jądrową, kiedy dotychczasowe źródła energii zostaną wyczerpane. Ale to tylko spekulacja. Istotne znaczenie tego rodzaju fundamentalnych badań fizycznych dla życia codziennego polega na tym ze stawiają one problemy, które pobudzają mądrych ludzi do ciężkiej pracy i do znajdowania nowych sposobów rozwiazywania problemów.

– Czy kwarki przesądzają o strukturze materii? Czy spodziewa się pan, że same kwarki mogą być jeszcze z czegoś zbudowane? że nigdy nie da się osiągnąć ostatecznego, boskiego poziomu poznania?

W tej chwili wydaje się, że kwarki są zupełnie podstawowe: nie ma żadnych przesłanek doświadczalnych sugerujących że mają jakąś wewnętrzną strukturę, że jest COś mniejszego. Teoria potwierdza przeświadczenia że do odkrycia substruktury kwarków, o ile takowa istnieje, potrzebne są tak wysokie energie, że nie będzie to praktycznie możliwe jeszcze przez wiele lat.

Osobiście nie wierzę, że jesteśmy blisko osiągnięcia kompletnego zrozumienia materii. W sytuacji, kiedy mamy jeszcze tak wiele do zrozumienia byłoby bardzo nierozsądnie spekulować na temat ostatecznych wniosków. Zawiera się w tym odpowiedź na ostatnie z pytań.

– Dla wielu osób śledzących pana wywód, logiczna musi się wydać supozycja, że w pasji naukowego poznania wkracza pan energicznie w domenę religii. Powstanie wszechświata, budowa człowieka i całej materii wokół niego… Nie widzi pan niebezpieczeństw?

Nie żyjemy przecież w czasach inkwizycji. Nauka i religia nie są domenami wykluczjącymi się, o czym mówię, jako człowiek wierzący. Jedynym polem konfliktu może być sytuacja, gdy religia staje w opozycji do oczywistych faktów empirycznych, ale nie są to wszak jakieś sytuacje częste.

– Spodziewał się pan tego Nobla?

Nie ukrywam, że – tak. Bardzo realistycznie od kilku miesięcy, teoretycznie od 1974 roku, praktycznie od potwierdzenia i weryfikacji teorii w latach 80. Byliśmy wymieniani jako poważni kandydaci od dawna.

– Rodzina też?

Oczywiście. To jest także ich Nobel. Poznałem moją żonę Betsy, kiedy rozpoczynałem pracę na QCD i jest do dziś moim najwierniejszym kibicem w przygodach z kwarkami. Nasza starsza córka Amity ma 30 lat i jest doktorem biologii w Harvard University. Tego lata wyszła za-mąż. Młodsza, 22-latka Mira studiuje nauki komputerowe w mojej uczelni.

– Lecą do Sztokholmu na wręczanie nagród 10 grudnia? Oczywiście. Prócz żony i córek będzie tam jeszcze stryj Walter z rodziną. Niestety rodzice nie czują się najlepiej i zostają w domu.

– Godzilla?

Też…

– Ile wynosi Nagroda Nobla w fizyce?

10 milionów koron na trzech. Niespełna półtora miliona dolarów. Niecałe pół miliona na głowę…

– Już wie pan co się z tym stanie?

Różne są koncepcje rodzinne. Ja sobie dokupię parę płyt Bacha, coś z książek historycznych – to narzędzia mego relaksu i oczyszczania głowy.

– W Polsce czekają na pana koledzy-fizycy…

Wiem. Mam kilka zaproszeń z Polski. Przyznam, że w kraju dziadków byłem tylko raz, w końcu lat 90. Na Uniwersytecie Jagiellońskim i na konferencji w Zakopanem. Pora nadrabiać zaległości. Waldemar Piasecki, Cambridge.

Categories: Wywiady

Write a Comment

Your e-mail address will not be published.
Required fields are marked*