Rozwój fizyki cząstek elementarnych od czasów starożytnych do chwili obecnej



585r.p.n.e.
– Demokryt z Abdery wysunął hipotezę atomu (atomos, czyli niepodzielny).

1808r. – John Dalton wprowadził pojęcie pierwiastków i związków chemicznych, a także odróżnił atomy od molekuł.

1895r. – Wilhelm Röntgen odkrył promieniowanie X.

1896r. – Joseph John Thomson przeprowadził doświadczenie z wykorzystaniem promieni katodowych, które odchylały się pod wpływem pola elektrycznego. Oznaczało to, że promienie te muszą składać się z cząstek obdarzonych ładunkiem elektrycznym. Kierunek ugięcia wiązki natomiast wskazywał, że cząstki te obdarzone są ładunkiem elektrycznym ujemnym. W 1897 roku cząstce odkrytej przez Thomsona nadano nazwę elektron. W 1898 roku Thomson opublikował pracę, w której stwierdził, że elektrony są składnikami wszystkich atomów, a promienie katodowe to elektrony, które oddzieliły się od atomów. Pogląd, że atom jest niepodzielny upadł.


1898r.
– Maria Curie-Sklodowska i Pierre Curie odkryli nowe pierwiastki promieniotwórcze - rad i polon. W 1903 roku otrzymali nagrodę Nobla za badania nad odkrytym przez Henriego Becquerela zjawiskiem promieniotwórczości.


1905r.
– Albert Einstein podał teorię tłumaczącą zjawisko fotoelektryczne. Przyjął on w niej, że energia promieniowania elektromagnetycznego występuje w postaci pewnych porcji - kwantów, które nazwano fotonami.


1909r.
– Ernest Rutherford przeprowadził eksperyment, który polegał na skierowaniu wiązki cząstek alfa (ładunek dodatni) na złotą folię. W czasie przechodzenia przez folię cząstki były rozpraszane w różnych kierunkach dzięki oddziaływaniu z atomami złota. Po wyznaczeniu kierunku rozpraszania zaskakujące było to, że kilka cząstek alfa zostało odbitych od złotej folii i poruszało się w kierunku przeciwnym do pierwotnego. Po przeprowadzeniu analizy w 1911 roku Rutherford stwierdził, że atomy zbudowane są z dodatnio naładowanego jądra o rozmiarach rzędu m, w którym skupiona jest właściwie cała masa atomu oraz ujemnie naładowanych elektronów, krążących wokół niego. Pojęcie protonu, wchodzącego w skład jądra atomowego, ukształtowało się w 1919 roku.


1921r.
– James Chadwick postulował istnienie sił jądrowych, które utrzymują jądro atomowe jako całość.


1923r.
– Arthur Compton odkrył kwantową naturę promieni X, co potwierdziło istnienie fotonów.


1930r.
– Wolfgang Pauli wysunął hipotezę istnienia nowych cząstek, które nazwał neutrinami. Zasugerował on, że w rozpadach jądrowych część energii jest unoszona przez niewidoczną cząstkę, która nie posiada ładunku elektrycznego i oddziałuje tylko za pomocą oddziaływania słabego. Na bezpośrednią detekcję tych cząstek trzeba było czekać do 1958 roku.


1932r.
– James Chadwick wykazał, że promieniowanie elektrycznie obojętne, które towarzyszy bombardowaniu jąder berylu cząstkami alfa, jest strumieniem obojętnych elektrycznie cząstek o masie zbliżonej do masy protonu. Cząstki te nazwano neutronami. Wkrótce po tym odkryciu wysunięto hipotezę, że jądra atomowe składają się z protonów i neutronów.


1932r.
– Carl Anderson, badając promienie kosmiczne, odkrył nową cząstkę elementarną, którą nazwano pozytonem. Ich istnienie przewidział w 1928 roku Paul Adrian Maurice Dirac. W 1936 roku Carl Anderson za swoje odkrycie został uhonorowany nagrodą Nobla.


1933-34r.
– Hideki Yukawa połączył teorię względności i teorię kwantową w celu opisania oddziaływań jądrowych za pomocą wymiany nowych cząstek (mezonów) miedzy protonami  i neutronami. Z rozmiaru jądra Yukawa wywnioskował, że masa postulowanych cząstek (mezonów) wynosi około 200 mas elektronu.


1946-47r.
– Fizycy przekonali się, że cząstka promieni kosmicznych, która miała być mezonem Yukawy jest mionem. Została wprowadzona nazwa lepton dla cząstek, które nie oddziałują silnie ( leptonami są elektrony i miony).


1947r.
– Cecil Frank Powell odkrył mezon, oddziałujący silnie, w promieniach kosmicznych, który nazwano pionem.


1949r.
– Odkryto kaon poprzez jego rozpad.


1950r.
- Odkryto pion neutralny.


1951r
. – Odkryto dwa nowe typy cząstek w promieniach kosmicznych. Cząstki te zostały nazwane  oraz .


1952r
. – Odkryto cząstki: , , i .


1957r.
– Julian Schwinger napisał prace, w której zaproponował unifikacje oddziaływania słabego i elektromagnetycznego.


1957r.
– Uczeni Lee i Yang otrzymali nagrodę Nobla za prace nad niezachowaniem parzystości.


1957-59r.
– Julian Schwinger, Sidney Bludman i Sheldon Glashow, w niezależnych pracach zasugerowali, że wszystkie słabe oddziaływania są przenoszone przez naładowane ciężkie bozony, które później nazwano bozonami i .


1962r.
– Przeprowadzono eksperymenty, które udowodniły, że istnieją dwa różne typy neutrin - neutrino elektronowe i neutrino mionowe.


1964r.
– Murray Gell-Mann i George Zweig wysunęli hipotezę istnienia kwarków (obiektów subnukleonowych). Zaproponowali oni budowę barionów z trzech kwarków lub antykwarków oraz mezonów z par kwark - antykwark. Kwarki nazwano: górny u (up), dolny d (down) i dziwny s (strange). Miały one spin równy 1/2 oraz ładunki elektryczne równe odpowiednio 2/3, -1/3 i -1/3.


1964r.
– Peter Higgs w Anglii wysunął hipotezę istnienia tak zwanego, bozonu Higgsa.


1964r.
– Sheldon Glashow i James Bjorken sugerowali istnienie czwartego kwarka, który nazwano później kwarkiem powabnym c (charm). Miał on mieć ładunek 2/3.


1965r
. – O.W. Greenberg, M.Y. Han i Y. Nambu wprowadzili dla kwarków koncepcję ładunku kolorowego. Wszystkie obserwowane hadrony są kolorowo neutralne, czyli białe.


1967r.
– Steven Weinberg i Abdus Salam niezależnie od siebie zaproponowali teorię unifikującą (łączącą) oddziaływanie elektromagnetyczne i słabe w oddziaływanie elektrosłabe. Ich teoria wymagała istnienia neutralnego, słabo oddziałującego bozonu (zwanego obecnie Z0), który przenosiłby oddziaływanie słabe. Sugerowali oni także istnienie dodatkowego ciężkiego bozonu zwanego bozonem Higgsa, który jednak nie został zaobserwowany aż do dnia dzisiejszego.


1968-69r.
– W eksperymencie na akceleratorze liniowym w Stanford, w którym elektrony były rozpraszane przez protony, okazało się, że elektrony są odbijane przez małe, twarde rdzenie wewnątrz protonów. Eksperyment ten dowiódł istnienia kwarków.


1970r.
– Sheldon Glashow, John Iliopoulos i Luciano Maiani zauważyli, że czwarty kwark dopuszcza opis teoretyczny oddziaływań słabych, bez zmiany zapachu, przenoszonych przez Z0, a nie pozwala na oddziaływania ze zmianą zapachu.


1973r.
– Donald Perkins przewidział istnienie słabego oddziaływania, które odbywało się bez wymiany ładunku (przenoszonych przez ).


1973r.
– Sformułowano kwantową teorię pola silnych oddziaływań, czyli teorię kwarków i gluonów (obecnie część Modelu Standardowego) podobną w strukturze do elektrodynamiki kwantowej (QED). Silne oddziaływanie zależy od ładunku kolorowego, więc nazwano ją chromodynamiką kwantową (QCD). Po raz pierwszy teorię tą zaproponowali Harald Fritzsch i Murray Gell-Mann.


1974r.
– John Iliopoulos przedstawił hipotezę obecnie nazywaną Modelem Standardowym.


1974r.
– Burton Richter i Samuel Ting, prowadząc niezależne eksperymenty, odkryli nową cząstkę elementarną. Ting i jego zespół w Brookhaven nazwali ją "J". Natomiast Richter z zespołem w SLAC nazwali ją "psi". W związku z tym, że ich odkrycia były jednakowo ważne, cząstka ta jest obecnie znana jako J/psi. Cząstka J/psi jest mezonem, który zbudowany jest z kwarku powabnego i antypowabnego.


1975r.
– Martin Perl wraz z współpracownikami odkrył w SLAC lepton należący do trzeciej "rodziny leptonowej". Lepton ten nazwano taon (później odkryto odpowiadające mu neutrino).


1977r.
– Leon Lederman ze współpracownikami w Fermilab odkrył następny kwark (oraz jego antykwark). Kwark ten nazwano niskim b (bottom).


1979r.
– Znaleziono dowody na istnienie glonów, które emitowane są przez kwark lub antykwark.


1979r.
– Sheldon Glashow, za prace nad unifikacją oddziaływań słabych i elektromagnetycznych, został uhonorowany nagrodą Nobla.


1983r.
– Bozony pośredniczące , i , wymagane przez teorię elektrosłabą, zostały zauważone w dwóch eksperymentach na akceleratorze w CERN z wykorzystaniem metod zderzania protonów z antyprotonami.


1995r.
– Odkryto szósty kwark, który otrzymał miano kwarka wysokiego t (top). Miał on niespodziewanie dużą masę 175 GeV .


1998r.
– Bruno Pontecorvo jako pierwszy zaproponował zjawisko oscylacji neutrin, aby wyjaśnić zbyt małą liczbę neutrin pochodzących ze Słońca, które obserwowano na Ziemi. Fakt zaobserwowania oscylacji neutrin był ostatecznym dowodem na to, że neutrina mają masę.

 

idź do spisu treści