6. KUJUNEMINE
(JALUTUSKÄIK LÄBI OLENDITE OMAILMADE)
Järgnevas soovin sooritada uexkülliliku „jalutuskäigu läbi olendite omailmade“. Vastavalt 1. peatükis esitatud olenditeooriale laiendame olendi ja omailma mõistet ka elu-eelsesse. Järgnev käsitlus tõukub andmetest, mis on eeldatavasti üldteada, st. mis on leitavad tavalistest entsüklopeediatest. Meie eesmärgiks on uurida, mida me võiksime nende põhjal oletada erineva keerukustasandi olendite omailmade kohta. See käsitlus peaks olema loetav ka siis, kui ei nõustuta ülejäänud raamatus esitatud ontoloogiaga. Teisisõnu, selline omailmade kirjeldus võiks olla kasutatav sõltumata sellest, millist ontoloogilist staatust neile omistatakse. Juhul kui ei nõustuta minu ontoloogiaga, siis tuleb järgnevas lihtsalt väljendeid „läbivaatus“, „omateadvus“ jt pidada ekvivookseiks, st. et neil on erinevate tasandite puhul täiesti erinev tähendus ning et nad on lihtsalt loogilised funktsioonid, mitte ontoloogilised aspektid.
Omalt poolt võtan neid siiski univookselt ja ontoloogiliselt, sest ekvivooksus viib dualistliku käsitluseni, mis on filosoofiliselt ebarahuldav, ning ühes või teises vormis kreatsionismideni, mis jäävad seletamata. Sest kui evolutiivsed katkestused teha absoluutseks (nt. elusa ja elutu või inimese ja loomade vahel), siis tehakse üks osa universumist justkui riigiks riigis, mis oleleks sõltumatult kõigest muust ja mille tekkimine oleks seletamatu.
Kui me eelnevates peatükkides püüdsime välja pakkuda mõningaid mõisteid olemisest ja olendist rääkimiseks, siis nüüd me proovime neid rakendada konkreetsele materjalile. Üldiseks menetlusviisiks on 1. peatükis väljatoodud kolm uurimisviisi, st. ma püüan asetuda kirjeldatavate olendite vaatepunkti ning nende ajaloolise tekkimise epohhi.
[jooniseid vt. manuses olevast doc-failist]
6.1. Plancki olend
Füüsikas on teatud suurused, millest väiksemat suurust olla ei saa, näiteks pikkuse, massi, aja kohta. Neid kutsutakse Plancki ühikuteks: pikkus 1,6 * 10-35 m, mass 2,2 * 10-8 kg, aeg 5,4 * 10-44 s. Ka universumi tekkimise sündmustest saab hakata rääkima alles alates Plancki ajast pärast Suurt Pauku. Võib mõelda niimoodi, et sellele suurusjärgule vastab esimese tasandi olendi kokkutõmme. Kutsume seda Plancki olendiks.[1] Kuna Plancki pikkuse sees ei saa teha mingeid eristusi, nagu ka Plancki aja sees, siis oleks Plancki olend selline paradoksaalne olend, kellel ruumisuunad on täiesti eristumata ning kelle aeg ei ole isegi mingil hägusal moel suunatud „ajanoole“ moodi, vaid on täiesti „kerakujuline“. Sellise olendi omaruum on kõikjalolev, sest tema omailmas puuduvad ruumieristused, ning tema omaaeg on alatiolev, sest selles ei toimu mingit muutust. Plancki olend on kõikjal- ja alatiolev, mis tähendab, et ta on täiesti piiramata Väe pöörasus, pööre. Sellist ajastamise vormi võiks nimetada holotemporaalsuseks ja ruumistamise vormi holospatsiaalsuseks (sõnast holos, „tervik“).
Veel enam, tema aeg ja ruum pole teineteisest veel õieti eraldunud, nagu ka mass ja energia, tema ise ja teised, seesmus ja välisus. Plancki olend on Väe esimene kokkutõmme, ta on nii-ütelda „ühe otsaga asi“, mis hakkab Väge tahendama, aga mis ise pole veel tahke. Me ütlesime eespool („Maailma loomine“), et maailm saab alguse sellest, et algset eristumist hakatakse lõimima ning lõimimist eristama, st. et algse lõimimise ja eristumise vahele tekivad lisakihid, milles osa eristumist on lõimitud, kõrvale pandud, tahendatud, aeglustatud ning osa läbivaatust on vastavalt eristatud, piiritletud, ahendatud. Ehk teisisõnu, et tekivad suhtelise kõrvutuvuse kihid. Plancki olend teostab Väe esimese (t)ahenemise, mis loob ujuva piiri Väe kahe aspekti vahele ning lõhestab selle kaheks, „vertikaalseks“ (tasandid, kihid) ja „horisontaalseks“ (oma/teine). Kõik keerukamad olendid tekivad omakorda selle Plancki olendi (t)ahendamisest, tema aegruumi kanaliseerimisest, reguleerimisest, järjestikustest kalduvuste lahkuviimistest.
Plancki olend pole veel (t)ahenenud, vaid ta loob (t)ahenemise suunad, krono-topoloogia hakatuse, mida viiakse täide järgnevates olenditasandites. Ta ise jääb niivõrd „voolavaks“, et tema puhul ei saa veel rakendada sellist neljaosalist kirjeldust, mida me oleme eelnevalt olenditele rakendanud.
6.2. Füüsikaline olend
6.2.1. Valgus-olend
Plancki olendi kokkutõmbel tekivad „elementaarosakesed“.[2] Aeg ja ruum lähevad lahku, aine ja energia lahknevad fenomenoloogiliselt, olemine ja tegemine eralduvad. Mis puudutab ajastamise ja ruumistamise vorme, siis võib eristada ühest küljest seisumassita või kaduvväikse seisumassiga osakesi (footon, gluuon ja hüpoteetiline graviton; elentronneutriino) ning teisest küljest seisumassiga osakesi (fermionid; Z- ja W-boson; vt. järgmine alalõik). Järgnevalt räägime valgusest/footonist kui selle seltskonna kõige lihtsamast esindajast (gluuonil on ka värvilaeng; elektronneutriinol on tilluke seisumass
Seisumassita osake liigub valguse kiirusega. Kuna valguse liikumise kiirus on suurim võimalik info levimise kiirus, siis sellise kiirusega liikuva olendi jaoks ei saa olla tähendust eristusel minevikuks, tulevikuks ja olevikuks. J. T. Fraser (1982) nimetab seda „atemporaalsuseks“. Ühtlasi pole vahemaadel tema jaoks tähendust, vaid footoni omaajas on ta korraga oma lähtekohas ja lõpp-punktis; neid kaht punkti saab eristada ainult keerulisemate olendite vaatepunktist. Nii et valgus tundub oma ruumistamisviisis olevat aspatsiaalne.
Ometi ei ole valgus-olendi aegruum enam selline eristamatu „kera“ nagu Plancki olendi puhul. Seda väljendub see, et valgus on elektromagnetlaine, st. võnkumine, mis tähendab juba nende „kerade“ otsakutilükkimist, uusi eristusi (liikumine ühelt harjalt teisele ja tagasi; liikumine ühest võnkest teise) ja lõimimisi (võngete kordumine). Siin avanevad kolm erinevat parameetrit valgusolendi tegutsemises: (1) esiteks valguse levimise suund. Elektromagnetlainena endast eristudes ja ennast lõimides liigub valgus otsejoones edasi – kõik ruumisuunad on tema jaoks ilmselt ükskõiksed, aga ta peab edasi liikuma. (2) Teiseks lainepikkus ja võnkesagedus: valgusolend võib tegutseda erineva sagedusega, moodustades erinevate tegutsemiste skaala: gammakiirgus, röntgenkiirgus, ultraviolett, nähtav valgus, infrapunane, mikrolained, raadiolained. Tema liikumiskiirus on ühesugune, ent ta teeb liikudes erineva hulga/erineva pikkusega liigendusi (võnkeid). (2) Kolmandaks polarisatsioon, mille määratleb laine võngete suund laine liikumissuuna suhtes.
Selle tulemusena on valgusel juba eristatavaid läbikäimisi teiste valguslainete ning (t)ahedamate olenditega: (1) Interferents. Sõltuvalt sellest, kas kahe valguslaine võnked on samas faasis või mitte, nad vastavalt kas võimendavad või summutavad teineteist. Selles võiks näha hilisemate rõõmsate ja kurbade kohtumiste eelkäijat: rõõmsa kohtumise puhul kohtujate „lained“ sobivad teineteisega ja nende koosvõnkumine võimendub; kurva kohtumise puhul nende „lained“ on faasist väljas ja nad summutavad, nõrgestavad teineteist. (2) Polariseerumine. Siin võib eristada kolm põhilist varianti (vt. joonised 1.1.–1.3.). Kui kahe laine võnkumistasand on teineteise suhtes nurga all, aga nad võnguvad samas faasis, siis resultantlaine võngub ühel tasandil, mis jääb kummagi osalaine tasandi vahele (lineaarne polarisatsioon, joon. 1.1.). Kui kahe laine võnkumistasand on teineteise suhtes 90o risti ja nad on faasist väljas, ent võnkeamplituud on sama, siis tekib tulemusena spiraalne võnkumine (ringikujuline polarisatsioon, joon. 1.2.), mis võib suunduda kas vasakule või paremale (kiraalsus). Kui võnkumistasandid ei ole täpselt 90o nurga, võnkumine on faasist väljas ja võnkeamplituud pole sama, kuid võnkumiste suhe on püsiv, siis tekib tulemusena ellipsikujuline polarisatsioon (joon. 1.3). (3) Kokkupuutel tahedamate kehadega iseloomustab valgust veel neeldumine, peegeldumine ja murdumine; samuti võivad nad valguslainet polariseeruda ja interfereerida.
Peale selle vahendab footon elektromagnetjõudu, nii et teatavas mõttes võib öelda, et aatomid (ja ühtlasi kõik aatomitest koosnevad keerukamad kehad) püsivad koos valguse vahendusel. Footon vahendab elektromagnetjõudu virtuaalse osakesena, ja valguse puhul (tema omailmas) on võimatu eristada virtuaalset ja reaalset osakest. See tähendab, et tema individualiseerituse aste on väga madal. Vastavalt on ka oma/teise eristus väga väike. Virtuaalsed footonid tekivad spontaanselt pidevalt, ja kaovad. Üksik footon ei ole oma „taustast“ selgelt eristatud, vaid võbeleb siia-sinnapoole, kord tulles esile, kord taandudes taustale.
Siiski me näeme, et valguse/footoni omailm on juba liigendatud (võnkumise suund, sagedus ja nurk) ning ta on võimeline kohtuma „teistega“ (interferents, polarisatsioon, peegeldumine, elektromagnetjõud jms.). Nii et tema omateadvus peab olema ahenenum kui Plancki olendil, ehkki ta ei talleta midagi, kuna massita osakesena ta on ainult tegutsemises (sellise olemine=tegutsemine poolest on ta algse Jõu füüsikaline analoog). Kuna ta ei hoia midagi „omale“, siis pole ka tema paarilised tema jaoks asetatud kui tahked piiritletud „teised kehad“ ja „teised omateadvused“.
Joonis 1.1. Lineaarne polarisatsioon
Joonis 1.2. Ringikujuline polarisatsioon
Joonis 1.3. Elliptiline polarisatsioon
6.2.2. Massiga elementaarolendid
6.2.2.1. Massiga elementaarolendite kehatasandi tihenemine
[spinn: näitab, et elementaarosakesed pole tegelikult elementaarsed. Punktilaadne asi ei saa pöörelda. Samas on spinnil konkr. tagajärjed, nt. elektroni magnetiline dipoolmoment – mis just nimelt johtub pöörlemisest. St elektron ei saa olla punktiline.]
Teist tüüpi ajastamise ja ruumistamise vormid, mis Plancki olendit kokku tõmbavad, on massiga olendid, fermionid ning nõrka jõudu vahendavad Z- ja W-bosonid. Kõiki teadaolevaid fermione ja bosoneid kujutatakse tabelis, mis meenutab keemiliste elementide perioodilisuse tabelit (siin tabelis on ka footon ja gluuon, millest me rääkisime eelmises alajaotuses):
Joonis 2. Elementaarosakeste tabel.
Esimeses kolmes tulbas on fermionite kolm põlvkonda ning viimases tulbas on bosonid. Fermionide kahes ülemises reas on kvargid ning kahes alumises leptonid. Nõnda nagu Mendelejevi tabelis, nii ka siin korduvad paljud esimese põlvkonna osakeste omadused teise ja kolmanda põlvkonna vastavate osakeste puhul. Vahe on ainult selles, et viimastel on suurem mass. Teisisõnu, fermionid võib jagada ülalt alla nelja triaadi, millest igaühes on „sarnaste omadustega, kuid järjest suureneva kaaluga osakesed“.[3] Kõige raskem elementaarosake, top-kvark, massiga umbes 173 GeV, on ligikaudu sama raske kui 74. elemendi volframi aatom. Fermione on niisiis kokku 12 ja igaühel neist on olemas oma vastav antiosake, mis teeb nende üldarvuks 24.
Fermionide põlvkondade peal me näeme esimest korda, kuidas toimub „tihenemine“ tasandil, st. korratakse samu omadusi, sama tegutsemisviisi suuremas suurusjärgus, raskemate osakestega. Kusjuures niimoodi kaetud vahemik on äärmiselt suur: u- ja t-kvargi massierinevus on koguni viis suurusjärku!
Edasise keerustumise sihis huvitavad meid kõigepealt kvargid, kuna nendest moodustuvad hadronid (vt. järgmine alajaotus). Lisaks massile iseloomustab kvarke veel spinn ning värvi- ja elektrilaeng. Spinn on neil kõigil ühesugune, ½, mis tähendab seda, et tegemist on fermioniga (bostonitel on spinn täisarvuline). Spinn on üks kvantarvudest, mis võimaldab osakesi üksteisest eristada ja lahus hoida: fermionid alluvad Pauli välistusseadusele, mis ütleb, et kaks identset Fermini ei või korraga olla samas kvantolekus. Sellel on oluline roll aatomite struktuuris, kuna sunnib elektrone tuuma ümber „üksteise peale“ asetuma. See hoiab aatomit seesmiselt eristatuna ega lase tal känkraks kokku langeda. Elektrilaeng on up-tüüpi kvarkidel ⅔ ja down-tüüpi kvarkidel -⅓. Elektrilaeng saab oluliseks aatomite moodustumisel, millest räägime hilisemates alajaotustes. Värvilaengul on kolm aspekti, mida nimetatakse „roheliseks“ (või „kollaseks“), „punaseks“ ja „siniseks“, pluss vastavad antivärvused. Värvilaeng liidab kvarke üksteisega kokku, moodustamaks barüone ja mesoneid.
Peale nende on elementaarosakesi iseloomustavateks parameetriteks ehk kvantarvudeks on veel paarsus, isospinn ja lõhn (huvitav on see, et up- ja down-kvargid, millest koosnevad näiteks prootonid ja neutronid, on eristatud binaarselt isospinni kahe erineva väärtuse järgi, samas kui teistel kvarkidel on „lõhn“, mis on omane ainult neile ega moodusta sellist paari). Paarsus saab oluliseks seoses nõrga vastasmõjuga, mille osakesed rikuvad ruumisümmeetriat (kõik vaadeldud neutriinod on „vasakukäelised“ ja antineutriinod „paremakäelised“). See on huvitav eristus neutriino omailmas, kuna „vasak“ ja „parem“ on tema jaoks täiesti erineva tähendusega.
Eristumine fermionideks ja bosoniteks on kehade keerustumise ja hierarhiseerumise seisukohalt oluline ka selle poolest, et esimesed alluvad Pauli välistusprintsiibile, aga teised mitte. See tähendab, et samas kohas ei saa olla kaht samas kvantolekus fermioni, mis sunnib neid asetuma „ülestikku“ nagu nukleone aatomituumas või elektrone aatomites, nii et olendi keha on lahti hoitud ega lange ühtekokku. Bosonid jällegi ei allu Pauli välistusprintsiibile ning nemad kui jõudude vahendajad hoiavad seda lahkuhoitud keha koos. Keerustumise seisukohalt on mõlemad aspektid asendamatud, nii lahku- kui kokkuhoidmine. Need on füüsikalised analoogid Alguse eristamise ja lõimimise aspektile.
6.2.2.2. Massiga elementaarolendite läbikäimine
Massiga olendite vahelisi läbikäimisi vahendavad neli fundamentaaljõudu: tugev, nõrk, elektromagnetiline ning gravitatsioonijõud. Gravitatsiooni puhul on asi lahtine, kuid kõikidele ülejäänutele saab omistada osakese, mis neid kannab: vastavalt gluuon, W- ja Z-bosonid ning footon. Footonil pole ei massi ega laengut; gluuonil pole massi, aga on värvilaeng; Z-bosonil pole laengut, aga on mass; W-bosonitel on elektrilaeng ja mass. Kvargid on ainsad elementaarosakesed, millele mõjuvad kõik neli fundamentaaljõudu.
Milleks on kvark suuteline? Ta võib liituda teiste kvarkidega barüoniks või mesoniks (gluuonite vahendusel); ta võib laguneda (nõrga jõu vahebosonite vahendusel) teiseks kvargiks.
6.2.2.2.1. Kvarkide liitumine
Kvarkidevahelist tugevat vastasmõju vahendavad gluuonid. Gluuonid kannavad korraga värvi ja antivärvi. Kvargid vahetavad pidevalt gluuoneid virtuaalses kiirgamis- ja neeldumisprotsessis. Kui kvargid vahetavad gluuonit, siis mõlemas toimub värvivahetus, näiteks kui punane kvark kiirgab punase-antirohelise gluuoni, siis ta muutub roheliseks, ja kui roheline kvark neelab punase-antirohelise gluuoni, siis ta muutub punaseks. See tähendab, et kuigi iga kvargi värv muutub pidevalt, säilib nende tugev vastasmõju.
Kuna gluuonitel on värvilaeng, siis nad saavad ka ise gluuoneid kiirata ja neelata. See põhjustab asümptootilise vabaduse: sedamööda, kuidas kvargid lähenevad üksteisele, muutub nendevaheline kromodünaamiline seosejõud nõrgemaks. Ja sedamööda, kuidas kvargid eemalduvad teineteisest, muutub seosejõud tugevamaks. See tugevnemine tekib sellepärast, et värvivälja pingutamisel tekib spontaanselt rohkem vastavavärivilisi gluuoneid. Alates teatavast energialävest luuakse kvarkide ja antikvarkide paar, mis ühinevad eraldatud kvarkidega ja moodustavad niimoodi uued hadronid (barüoni ja mesoni). Seetõttu ei esine kvargid kunagi eraldi.
Varases universumis (u. 10-12–10-6 sekundit pärast Suurt Pauku) eksisteerisid kvargid ja gluuonid iseseisvalt ja moodustasid kvark-gluuonplasma. Energia oli siis liiga suur ja nende kokkupõrked liiga ägedad, et nad saanuks moodustada püsivaid ühendusi. Kui temperatuur ja energia langesid alla teatud läve (alla 2×1012 kelvini), siis hakkasid kvargid moodustama barüone ja mesoneid, ja sellest ajast peale esinevad nad „kvarkvangistuses“, st. nad ei esine üksikult (v.a. kõige massiivsem top-kvark).
Värvilaeng on kvarkidele iseloomulik omadus, mis liigendab nende läbikäimisi.
6.2.2.2.2. Kvarkide lagunemine
Neelates või kiirates W-bosonit, võib up-tüüpi kvark (up, charm ja top) muutuda suvaliseks down-tüüpi kvargiks (down, strange ja bottom) ja vastupidi – eelistatult aga oma põlvkonna kvargiks (vt. Joonis 2).
Joonis 3. Up-tüüpi kvarkide lagunemise tõenäosus
See lõhnamuutus põhjustab radioaktiivset beetalagunemist, kus neutron laguneb prootoniks, elektroniks ja elektron-antineutriinoks:
n
→
p + e− + νe
Kui lähemalt vaadata, siis neutroni (udd) üks down-kvark laguneb virtuaalset W− bosonit kiirates up-kvargiks:
Ning W− boson laguneb kohe elektroniks ja elektron-antineutriinoks:
Ehk kokkuvõttes, kui kirjutada esimene rida kvarkide terminites, siis neutron (udd) laguneb prootoniks (uud), elektroniks ja elektron antineutriinoks.
udd
→
uud + e− + νe
6.2.2.3. Massiga olendi individualiseeritus, tema oma- ja teiseteadvus
Massi omamine tähendab seda, et vastav osake on mõnevõrra selgemini ümbrusest eristunud. Muidugi on endiselt eksitav rääkida „osakesest“, millega me kaldume kujutlema väikest kuulikest. Kõrvutuvus ja arvuline paljus pole siin välja settinud (see toimub alles tegelikult väga hilja, koos keeleolendiga), nii et see „osake“ pole üks ega mitu, kuna arvulise kõrvutuvuse vormi ei saa siin rakendada. Kvantmehhaanikas ei räägitagi punktuaalsetest osakestest, vaid iga osakest iseloomustab „olekulaine“ või tema „esinemise tõenäosus“, st. ta ongi aegruumis laiali määritud, korraga nii osake kui laine. Nii et kuigi massita osakestega võrreldes omandavad massiga olendid mingi tahkuse ja piiritletuse, siis on see ikkagi veel väga sulanduv, läbistuv.
Päriselt me vist ei suudagi nende omailma ette kujutada, aga kui püüda mõelda midagi sinnapoole kalduvat, siis kujutlegem näiteks ekstaatilist tantsimist rahvasummas. Niimoodi tantsides võib ühel hetkel juhtuda nii, et ma ei taju enam õieti oma piire, ei taju end eraldiseisva indiviidina, vaid justkui sulandun tantsiva grupi rütmi, saan üheks liikumiste, impulsside, rütmidega. See ei tähenda tingimata, et ma peaksin muutuma ogaraks või ebainimlikuks, vaid siin ma lihtsalt sulandun rohkem ühte oma tegemisega kui tavaliselt.
Näiteks kui ma kraavi kaevan (oletades, et ma ei tee seda ekstaatiliselt!), siis esiteks hõlmab see järelemõtlemist ja planeerimist ning teiseks kätkeb see maadkaevava enda selgepiirilist eristamist maast ja kraavist. St. ühest küljest on siin põhjuste ja tagajärgede, eesmärkide ja vahendite ahel ning teisest küljest on idee ja idee teostamise eristatus. St kraavikaevaja eraldab end nii mineviku-tuleviku suunal kui oleviku sees idee ja teostuse suunal.
Ekstaatilises tantsus aga need eristused sulanduvad kokku, nagu ka enda ja teise piirid. See ei tähenda suvalisust ega homogeniseerumist, vaid siin tulevad välja uutlaadi reeglid ja eristused, mis lihtsalt tervikuna asetuvad sulanduvamale, läbistuvamale tasandile. Siin on rütmid, „sobivad“ variatsioonid rütmile, võimalikud liikumised, läbikäimised teistega: keegi sööstab mulle sülle, ja sellele impulsile vastav toimimine; ise sööstan kellegi vastu, lastes oma jõudu suunata.
Selliste väga lihtsate olendite nagu massiga elementaarosakeste läbikäimist ümbrusega võib ette kujutada sellise tantsuanaloogia suunal, pidades silmas kaht asjaolu: (1) olendi ja grupi eristus on sulanduv, olendi ja paarilise eristus on sulanduv, ning olend ise on ühtlasi grupp; (2) selles tantsus on teatavad sobivad liinid, sobivad tegutsemised, mis sõltuvad olendi ülesehitusest ja tantsu iseloomust. Kvarkide puhul väljendavad seda värvilaeng, horisontaalsed „põlvkonnad“ (massieristus) ning vertikaalne elektrilaengu eristus (up- ja down tüüpi kvarkide vahel; kvarkide ülemine ja alumine rida). Teisisõnu, kuigi kvarkide omailm on sulanduvam, ei ole nende tegutsemine suvaline, vaid siin on eristatud läbikäimiste režiimid ja modaalsused. Siin on suurem hulk erinevaid võimalike läbikäimisi, erinevaid võimalikke kombinatsioone, kui massita olendite puhul (lisandub massimõõde ja põlvkonnad ning elektrilaengu mõõde ja read). See tähendab olendi omailma liigendumist, rikastumist, mitmekesistumist.
6.2.3. Hadronid
Joonis 4. Kahe tinaiooni kokkupõrke simulatsioon, pärit LHC kodulehelt: http://cdsweb.cern.ch/record/1221418 . Hadronid on kujutatud hallilt, kvargid punase, rohelise ja punasega.
Hadronid võivad olla ergastatud olekus ehk neil võib olla mitu resonantsi.
Barüone liigitatakse isospinni ja lõhna järgi. Barüone liigitatakse kuude gruppi: nukleon (N), delta (Δ), lambda (Λ), sigma (Σ), ksi (Ξ) ja oomega (Ω).
nukleon (N) koosneb u- ja d-kvarkide kombinatsioonist (isospinn I = 1⁄2)
delta (Δ) koosneb u- ja d-kvarkide kombinatsioonist (I = 3⁄2).
lambda (Λ) koosneb u-kvargist, d-kvargist ning c- või s-kvargist (I = 0)
sigma (Σ) koosneb ühest s-kvargist ning u- ja d-kvarkide kombinatsioonist (I = 1)
ksi (Ξ) koosneb kahest s-kvargist ning u- või d-kvargist (I = 1⁄2)
oomega (Ω) koosneb kahest s-kvargist ja ühest kvargist, mis pole ei u- ega d-kvark (I = 0)
6.2.3.1. Hadronite tihenemine
Kvarkide ühendusest nihestub uus kehatasand, milleks on hadronid. Hadroneid on kaht liiki, barüonid ja mesonid. Barüonid koosnevad kolmest kvargist ning mesonid kvargist ja antikvargist. Kvarkidel on kolm „värvilaengut“ ning nende ühinemise tingimus iseseisvateks osadeks on see, et nende värvilaengute summa annaks kokku „valge“ osakese: nõnda koosnevad barüonid kolmest „täiendvärviga“ kvargist (punane, roheline ja sinine) ning mesonid kvargist ja tema „antivärvusega“ kvargist. Selline koondumine kolme- ja kahekaupa on uue tasandi liigendus, mis avab uue mõõtme ja mis polnud eelmisel tasandil võimalik. Ühtlasi saab hadronite puhul hakata rääkima suurusest, sest kuigi teoreetilises füüsikas on postuleeritud stringid (ja meie postuleerisime Plancki olendi), siis esialgu on see veel puhtalt matemaatika ning massita ja massiga elementaarosakesi käsitletakse kui sisemise struktuurita olendeid. Nõnda on näiteks prootoni diameeter umbes 1,6 … 1,7 × 10−15 meetrit ja neutroni oma 2,2 × 10−15 meetrit. Barüonide mass jääb vahemikku 0,9 GeV (prooton) kuni 6,05 GeV (Ω−b) ning mesonitel 0,1 GeV (piion) kuni 9,4 GeV (üpsilon-meson), ulatudes seega peaaegu kolme suurusjärku.
Kvarkide seisumass moodustab ainult väga väikese osa hadroni seisumassist. Massi ja energia ekvivalentsuse põhjal tuleb enamik hadroni massist tugeva vastasmõjuga seotud energiast ehk kvarkide „tegutsemisest“. See on hea näide sellest, kuidas tegutsemine taheneb ehk kuidas keha on tegutsemise kokkutõmme. Nõnda näiteks enamiku prootonite seisumassist moodustab kvarkide „müttamine“ ehk tegutsemine temas, aga kui prooton mõne teise kehaga läbi käib, siis ta osaleb selles kehaga, milles kvarkide tegutsemise energia esineb ühtse massina, ühe „kehana“ (st. prootonina). Sellest aspektist vaadates on tahenemise füüsikaline tähendus üha kasvava osa energia esitamine massina; kokkutõmmatud-läbivaadatud energia (st. alumise tasandi olendite tegutsemine) ongi „mass“ (ülemise tasandi olendi keha).
Värvilaengute kombineerimise reeglid näitavad, et hadronit kui järgmise tasandi keha ei moodusta igas suhtes ühesugused kvargid, vaid mingis suhtes komplementaarsete omadustega kvargid (täiend- või antivärvusega). See on valiv läbikäimine ümbrusega (tajuliigutuse analoog): kvark „tajub”, mis värvi on tema paariline (st. mis „sobib“ temaga) ja vastavalt võib ta ühenduses olla ainult teatud paarilistega. Kui varases universumis hakkas kvark-gluuonplasma hadroniseeruma (kuni ajani 10-5 s ja temperatuurini 1013 K), siis see tähendab seda, et kvarkide kokkupuutumine ei olnud enam mittespetsiifiline ja juhuslik nagu enne, vaid nende läbikäimine sai püsivaks ja seotud kindla ja spetsiifilise seaduse alusel, mida kirjeldab kvantkromodünaamika ning mis väljendub hadronites.
Tavaaines, millest koosnevad meile teadaolevad keerulisemad kehad, esinevad kvarkide I põlvkonna liikmed, u- ja d-kvargid, mis on kõige väiksema massiga. Ka ülejäänud kahe põlvkonna kvargid (v.a. top-kvark) moodustavad hadroneid, aga meile teadaolevalt neist keerulisemaid kehi ei moodustu. Siin esineb evolutsiooni leitmotiiv „samm tagasi, kaks sammu edasi“, selles mõttes, et väga sageli ei moodustata kõrgemat hierarhiatasandit mitte eelmise tasandi kõige suuremate ja „arenenumate“ olendite põhjal (nt. antud juhul III põlvkonna kvarkide ehk t- ja b-kvargi põhjal), vaid väiksemate ja lihtsamate olendite põhjal, kelle läbikäimine ümbrusega on paindlikum, nii et ta on kohasem moodustama „sümbioosi“ teiste omasugustega ning teostama niimoodi hüppelist tasandivahetust kõrgemale keerukusvormile.
Kuid me ruttasime ette. Tavaaines esinevad küll hadronitest prooton ja neutron ning mesonitest piion (mis vahendab tugeva jõu jääkjõudu ehk tuumajõudu prootoni ja neutroni vahel, moodustamaks järgmist keerukustasandit), kuid hadroneid on iseenesest võrratult palju rohkem. Ühe loendi järgi on barüone 75 ja mesoneid 32, mis teeks hadronite üldarvuks 107, ja koos antiosakestega 214. Seda on suurusjärgu võrra rohkem kui elementaarosakesi.
Hadronites on lisaks valentskvarkidele, mis annavad hadroni kvantarvu, ka virtuaalseid kvark-antikvark paare, mida nimetatakse kvargimereks. Kvargimeri moodustub, kui hadroni värvivälja gluuonid poolduvad; see käib ka vastupidi, nii et kahe merekvargi annihileerumine tekitab gluuoni. Selle tulemusena on pidev gluuonite pooldumine ja tekkimine, mida nimetataksegi „mereks“. Merekvargid on vähem stabiilsed kui valentskvargid ja tüüpjuhul nad annihileeruvad hadroni sees. Teatud juhtudel võivad merekvargid siiski hadroniseeruda barüonideks või mesoniteks.
Virtuaalsetel kvark-antikvark paaridel on kalduvus moodustada hadronites valentskvarkide ümber „pilv“. Sellele pilvele lisandub veel teine virtuaalsete gluuonite kiht. Need kihid omandavad värvilaengu, mis sõltub valentskvargist, mida nad ümbritsevad. Kvantkromodünaamika tõttu on pilve virtuaalsed antikvargid, millel on valentskvargi vastandvärv, rohkem seespool. Näiteks kui meil on punane valentskvark, siis virtuaalsed antipunased antikvargid kalduvad olema talle lähemal kui nende virtuaalsed punased kaaslased. Seetõttu valentskvargi ümber värvilaeng nõrgeneb. Kuid seda tasakaalustab välimine virtuaalne gluuonväli, millel on algne värvilaeng, mis taas võimendab valentskvargi värvilaengut. Kuna need kaks mõju tühistavad teineteist, siis on valentskvargil tasakaalustatud värvilaeng.
6.2.3.2. Hadronite läbikäimine
Hadronid kujutavad endast uue tasandi kokkutõmmet ning vastavalt võib arvata, et ka nende omailm, nende ruumistamise ja ajastamise viisid on rohkem eristatud ja piiritletud. See, et barüonides on kokku tõmmatud kolm kvarki, tähendab kvarkide ajastamiste ja ruumistamiste reguleerimist uuel tasandil, ning selle reguleerimise tõttu on barüon selgemini individualiseeritud kui kvargid, mida ta reguleerib/mis on temas reguleeritud. Ma ütlen nii „reguleerib“ kui „on temas reguleeritud“, osutamaks kehaloome kahesuunalisele aktiivsusele, nii „ülalt alla“ kui „alt üles“.
Hadronitega avaneb uus kehatasand, mis on – nagu me 1. peatükis ütlesime – põhjustatud alumisest tasandist (kvarkidest), ent mitte nendest põhjendatud. Kui kvargid on kahe- või kolmekaupa kokku koondunud, ehk moodustanud mesoni või barüoni, siis sellega avanevad uued toimimisviisid, mis on varasema poolt lubatud, ent mitte spetsifitseeritud; see spetsifitseerimine aga on ehtne evolutsiooniline looming. Üheks selliseks käitumiseks ongi aatomituumade moodustamine, mida ei moodusta kvargid vahetult, vaid nad on koondunud kolmekaupa kokku (prootonid ja neutronid), ning tuuma moodustub nende individualiseerunud üksuste põhjal, mis suhtlevad üksteisega pii-mesoni vahendusel (tugeva jõu jääkjõud ehk tuumajõud).
Kuigi tuumajõud põhineb kvarkidevahelisel tugeval vastasmõjul, ei vahenda seda vahetult tugeva vastasmõju kandjad gluuonid, sest nagu me mäletame, pole nukleonidel värvilaengut (kvargid peavad andma kokku neutraalse „valge värvi“). Kuid nõnda nagu elektriliselt neutraalsed aatomid, mille sees olevad laengud üksteist tühistavad, tõmbavad üksteist elektrilise polarisatsiooni kaudu (van der Waalsi jõud), samamoodi tõmbavad värvilt neutraalsed nukleonid üksteist polarisatsiooniga, mis võimaldab gluuoni vahendusel toimuvatel efektidel kanduda ühest värvilt neutraalselt nukleonilt teisele. See käib virtuaalsete mesonite (kvark-antikvark paar) vahendusel, mida ennast hoiavad koos virtuaalsed gluuonid. Nii et kuigi nukleonid on värvilt neutraalsed, tõmbab tugeva jõu „jääkjõud“ neid üksteise poole.
Väga väikestel vahemaadel muutub tuumajõud eemaletõukavaks, nii et see hoiab nukleonid üksteisest teatud vahemaal. Kui nukleonid moodustavad aatomituuma, siis on nende eristatus ja vahemaal paiknemine oluline, et hoida tuuma elemente lahus ning hoida ära tuuma kokkulangemist. Nii et tuumajõud ühtaegu lõimib nukleone (liidab neid kokku) kui ka eristab neid (hoiab neid üksteise suhtes distantsil). Kuigi tuumajõud on palju nõrgem kui tugev jõud ise, on ta väikestel vahemaadel siiski oluliselt tugevam kui elektromagnetiline vastasmõju, mistõttu ta ületab samamärgiliste laengute eemaletõukejõu. Kuid alates vahemaast 1,7 fm hakkab tuumajõud kiiresti nõrgenema ning distantsil 2,5 fm on elektriline vastasmõju ainus nukleonide vahel mõjuv arvestatav jõud.
Niisiis vahendavad tuumajõudu virtuaalsed mesonid. Mesoni vahetamise protsess käib näiteks niimoodi: prooton (uud) loob vaakumist d-kvargi ja d-antikvargi paari. Sellest paarist jääb d-kvark paigale ning prootoni üks u-kvarkidest moodustab d-antikvargiga piioni π+. Prooton ise muutus selle protsessi käigus neutroniks (udd). Tekkinud virtuaalne meson neelatakse seejärel mõne kõrvalasuva neutroni (udd) poolt. Neutronis olev d-kvark annihileerub d-antikvargiga, andes niimoodi tagasi d-kvargi ja d-antikvargi loomiseks laenatud energia. Piionis π+ olnud u-kvark jääb neutroni sisse, mis selle protsessi tulemusena muutus prootoniks (uud). Samasuguse tulemuse annab piioni π- kiirgamine neutroni poolt ja neelamine prootoni poolt. Selliste protsessi käigus muutuvad prooton ja neutron lakkamatult teineteiseks, nõnda nagu kummagi sees olevad kvargid lakkamatult värvi vahetavad. Kolmas võimalus on see, et prooton ja neutron kumbki kiirgab ja neelab ühe piioni π0, millisel juhul nende identiteet ei muutu.
Nukleonide ühendamine tuumajõu kui tugeva vastasmõju jääkjõu varal näitab seda, kuidas eelnevalt määramatud jõud (nukleonide polarisatsioon) saavad kodifitseeritud, reglementeeritud, ära kasutatud uuel viisil ja täpsel otstarbel. Enne (nt. väga varases universumis enne primaarset tuumasünteesi) ei teinud nukleonide polariseeritus mingit vahet, see jäi suvaliseks. Seoses tuumasünteesiga aga omandab nukleonide polarisatsioon kindla tähenduse ja see saab reguleerituks kindla seaduse alusel, milleks on piisonite vahetamine ja nukleonide lõimitus ja eristatus aatomituumas.
6.2.3.3. Hadronite omateadvus
Hadronid kujutavad endast järgmist ruumistamise ja ajastamise tasandit. Nende keha on tahedam kui kvarkidel (suurema osa nende massist moodustabki kvarkide kalgendatud tegutsemine). Seesmus ja välisus saab selgemini eristatuks: kolme kvargi kombinatsioon (barüonid) esindavad „seesmust“ ning kahe kvargi kombinatsioon (mesonid) nende „seesmuste“ vahelisi läbikäimisi. Barüonides kokkulukustatud kolm kvarki[4] tegutsevad tervikuna. See tähendab, et barüon on olendite individualiseerumisprotsessis samm edasi; ta on eelmise keerukustasandiga võrreldes ümbrusest selgemini eristatud ning vastavalt ilmnevad nad üksteisele mõnevõrra selgepiirilisematena kui kvargid üksteisele.
Kuid hadronite omaaeg on endiselt Fraseri mõistes „prototemporaalne“, mille kirjeldamisel ta kasutab sellist metafoori, et siin pole isegi mitte ajanoolt, vaid selle noole üksikud kiud. Tõepoolest, hadronid liiguvad suurusjärkudes, kus kvantmääramatus on määrava tähtsusega. Barüonidevaheline tugeva vastasmõju jääkjõud põhinebki sellel, et – nagu me nägime – vaakumist „laenatakse“ energiat ja tagastatakse seda Heisenbergi määramatuseprintsiibi poolt lubatud ajavahemiku jooksul. Tõepoolest ei saa siin olla mingit ajanoolt, vaid on terve mäslev hulk ajavisandeid, ajastamise vastseid igasugustes erinevates aja „suundades“.
See kehtib ka ruumistamise suhtes. Kuigi hadronid on „tahkemad“ kui elementaarosakesed, annab nende suurusjärgus kvantmääramatus endiselt olulisi efekte. Hadronid on küll individualiseeritumad ja piiritletumad kui elementaarosakesed, ent nad ei saa olla selge piiriga olendid, vaid jaotuvad üle oma faasilaine nagu elementaarosakesedki (alates keemilisest vahekorrast hakkavad need efektid tühisteks muutuma). Hadronite omaruum on endiselt väga sulanduv ja üksteistläbistav.
6.2.4. Aatomituum
6.2.4.1. Arvukus, suurus.
Aatomituumade organisatsioonitasand võimaldab jällegi tunduvalt suuremat mitmekesisust kui hadronite keerukustasand. Erineva prootonite arvuga aatomituumi on Mendelejevi tabelisse kantud 118 (st. erinevad keemilised elemendid). Enamik neist aga võivad olla ühendatud mitme erineva arvu neutronitega (st. keemiliste elementide erinevad isotoobid). Maal leidub looduslikult 339 isotoopi, millest 250 on stabiilsed. Kui juurde arvata tehislikult loodud isotoobid, siis teatakse praegu üle 3100 nukliidi. Kui siia juurde arvata veel erinevad ergastatuse olekud, siis on aatomituumade erinevate variantide arv veel palju suurem.
Aatomituuma diameeter on vahemikus 1,6 … 15 fm (1,6 … 15 × 10−15 meetrit), vesiniku tuumast (st. prootonist) kuni raskete tuumadeni, nt. uraanini. Kuna tuum on loodud sama jõu varal, mis hadronidki (tugev vastasmõju), siis paigutuvad nad samasse suurusjärku, ainult et nende sisemine organisatsioon, liigendus on väga erinev (välja arvatud prootoni puhul, mida võib käsitleda nii vesiniku (prootiumi) aatomi tuumana kui ka hadronina).
6.2.4.2. Genees
3-20 minutit pärast Suurt Pauku toimus primaarne tuumasüntees (eristamaks seda hiljem tähtedes ja supernoovades toimuvast sekundaarsest tuumasünteesist) ehk tuumagenees, kus osa prootoneid ja neutroneid hakkasid üksteisega ühinema. Siis oli temperatuur piisavalt alanenud, et tekkinud tuumad ei lagunenud kohe põrgetes teiste osakestega. Edasisel jahtumisel aga see tuumasüntees katkes. Eelnevalt tekkinud prootoneid võib lugeda tavalise vesiniku (H-1) tuumadeks ning primaarse tuumasünteesi käigus tekkisid deuteerium (H-2), heeliumi isotoobid He-3 ja He-4 ning liitiumi isotoobid Li-6 ja Li-7. Lisaks tekkis veel ebapüsivaid ehk radioaktiivseid tuumi: triitium (H-3), berülliumi isotoobid Be-7 ja Be-8. Pärast primaarse tuumasünteesi lõppu oli universumis massi järgi 75% H-1’e, umbes 25% He-4, 0,01% deuteeriumi ning kaduvväikeses koguses liitiumi ja berülliumi.
Sekundaarne tuumasüntees toimub tähtedes ja tähtede plahvatusel[5]. (1) Tähtede sisemuses toimuv tuumasüntees saab jõuda välja kuni Ni-56’ni, sest edasine nukleonide liitmine mitte ei vabasta, vaid neelab energiat ehk see pole enam termodünaamiliselt kasulik. (2) Teatud süsteemides, mis koosnevad kompaktsest objektist (neutrontähest või mustast august) ning tähest (milleks enamasti on punane hiid), võib toimuda nn rp-protsess, mille käigus sünteesitakse prootonite lisamise teel prootonirikkaid elemente kuni Te-105’ni. (3) Kui tähtede (punaste hiidude) sisemuses toimuv tuumasüntees jõuab ainult raua ja niklini, siis AGH-tähtede pinnal (nn asümptootilised hiiud, mis on keskmise massiga tähe hilisem arengujärk, mis sarnaneb mõneti punase hiiu staadiumiga) toimub nn s-protsess (sõnast slow, „aeglane“), mille käigus sünteesitakse rauast raskemaid neutronirikkaid elemente (umbes pool neist) kuni plii ja vismutini. (4) Kõige raskemad elemendid tekivad supernoovaplahvatuse ajal mõne sekundi jooksul nn. r-protsessi (sõnast rapid „kiire“) käigus. Niimoodi sünteesitakse neutronirikkad rauast raskemad elemendid (umbes pool neist) kuni uraani või teistel andmetel kaliforniumini.[6]
6.2.4.3. Aatomituuma keha
Nukleone ühendab üksteisega prootonites ja neutronites olevate kvarkide vahelise tugeva vastasmõju jääkjõud ehk nn. tuumajõud, mida vahendavad pii-mesonid ehk piionid. Nagu me juba hadronite läbikäimise puhul rääkisime, on see üheks näiteks, kuidas eelmisest tasandist (kvargid) järelejäänud jõudu uuel tasandil reguleeritakse ja „üle kirjutatakse“, nii et mis enne oli määramatu, saab nüüd korraldatuks kindla reegli alusel, moodustades uue kehatasandi.
Tuumajõud hoiab tuumas prootoneid ja neutroneid koos, aga samas on tuumajõud lähemal kaugusel tugevasti eemaletõukav, ja see hoiab nukleone teatud kindlal kaugusel. Tuumajõud hoiab ühest küljest prootoneid ja neutroneid üksteisega koos ning teisest küljest aitavad neutronid lahus hoida tuuma prootoneid ja sellega tasakaalustada nende samamärgilisest elektrilaengust tulenevat eemaletõukejõudu. Pauli välistusprintsiibil põhineva kooremudeli (shell model) järgi on olemas teatud prootonite ja neutronite „maagilised arvud” (mis on teatud mõttes analoogid aatomi ning molekuli orbitaalidele aatomituuma puhul, vt. allpool). Lisades tuuma nukleone (prootoneid või neutroneid), on teatud hetked, kus järgmise nukleoni seoseenergia on märgatavalt väiksem kui eelmise oma. Nukleonide maagilised arvud on 2, 8, 20, 28, 50, 82 ja 126. Nende koored (vastavalt 0, 1., 2., 3., 4., 5., 6. koor) on „täis” ja seetõttu on nad stabiilsemad. Koored on eraldi prootonite ja neutronite jaoks, nii et „maagiline tuum” on see, kus üks nukleonide tüüp on maagilise arvuga ja „topeltmaagiline tuum” on selline, kus mõlemaid on maagiline arv. Maagiliste tuumade teatavas mõttes vastandiks on halotuumad, kus on üht tüüpi nukleonide üliküllus ja mis on seetõttu oluliselt suurema raadiusega kui muidu võiks eeldada. Sellistes tuumades eristub tuumas tuumik ning sellega nõrgalt seotud prootonite või neutronite „halo“ selle ümber. Kui maagilised tuumad on äärmiselt stabiilsed, siis halotuumad on seevastu ebastabiilsed.
Tuum on niisiis lahku hoitud erinevate „koortega“ ning kokku hoitud piionite vahendusel. Sellega määratletakse uus kehatasand, millel saavad võimalikuks nähtused, mis varasemal tasandil polnud võimalikud (kuna vastav eristus puudus). Üheks selliseks on ergastamine. Nimelt võivad tuuma üks või mitu nukleoni liikuda tuumas kõrgemale energiatasandile ning sealt tagasi põhiolekusse. See väljendab süsteemi elastsust: tuum saab neelata ja kiirata energiat, ilma et tema põhistruktuur häviks. Selliseid tuuma erinevaid olekuid nimetatakse tuumaisormeerideks (kuna enamiku tuumaisomeeride eluiga on kaduvväike, siis harilikult kasutatakse seda terminit ainult nende tuumaisomeeride kohta, mille eluiga on pikem kui 10-9 s. Tuumaisomeere on kahte tüüpi: (1) metastabiilsed tuumaisomeerid on need, kus mõni nukleon on ergastatud olekus ning nende naasmist põhiolekusse pärsib ergastatud ja põhioleku spinni väga suur erinevus. Nõnda näiteks on tantaali Ta-180m („m“ tähistab metastabiilset tuumaisomeeri) poolestusaeg vähemasti 1015 aastat ehk see on pikem universumi vanusest. (2) Lõhustumis- ehk kujuisomeer. Aktiniidid pole kerakujulised, vaid on üht telge pidi väljavenitatud; kujuisomeerid on erinevad väljavenitatuse astmed. Nad kas lähevad tagasi põhiolekusse või lõhustuvad kiiresti. Eristus tuumaisomeeride vahel saab võimalikuks aatomituuma tasandil: ta on varasemast põhjustatud, kuid mitte põhjendatud (teda põhjendab nukleonide konfiguratsioon ning sellega määratletud põhiolekud ja ergastatud olekud).
Suurema arvu prootonite ja neutronite lisamise teel toimub antud kehatasandi „tihenemine“. Nagu nukleonide „maagilised arvud“ näitavad, ei liigu neutronid ja prootonid tuumas suvaliselt, vaid teatud reeglipära järgi, mistõttu teatud konfiguratsioonid (prootonite ja neutronite teatud arv) on stabiilsemad kui teised. Sellisel tihenemisel on siiski ka oma ülemine piir, millest alates muutub tuum niivõrd suureks, et tuumajõud ei suuda seda enam koos hoida ja tuum laguneb (radioaktiivne lagunemine). Kõik keemilised elemendid, milles on üle 83 prootoni, on radioaktiivsed (alates polooniumist).
6.2.4.4. Aatomituuma lävimine
Aatomituuma lävimine ümbrusega sõltub esiteks tema nukleonide arvust ja konfiguratsioonist, mis määrab ära tema stabiilsuse või ebastabiilsuse ning tema asumise kas põhiolekus või ergastatud olekus.
Edasise keerustumise seisukohalt on aga oluline eeskätt prootonite arv tuumas, kuna see määrab ära tuuma elektrilaengu. Elektromagnetjõud oli seni kehaloomes ainult segav asjaolu, kuna ühte tuuma lõimitud prootonid oma samamärgilise elektrilaengu tõttu tõukusid üksteisest eemale ja töötasid sellega tuumaloomele mingil määral vastu. See probleem polnud samas kuigi suur, kuna tuumajõud on väikestel vahemaadel tunduvalt tugevam elektromagnetjõust. Nagu tugeva vastasmõju jääkjõud oli „üle“, ja selle varal sai moodustada aatomituuma, nõnda on ka elektrilaeng tuumas „üle“, ja selle varal moodustatakse järgmine kehatasand (aatom).
6.2.4.5. Aatomituuma omailm
Aatomituuma omailm sõltub keskkonnast. Kui keskkonna temperatuur on piisavalt kõrge, et nukleonid satuvad vahemaale, kus tugev vastasmõju saab tuntavaks, siis saab toimuda tuumasüntees (vt. 6.2.4.2.). Sellisel juhul käivad nukleonid otseselt läbi ja moodustavad raskemaid tuumi. Ning tuumad võivad teatud tingimustel ka laguneda. Tuumasüntees ja tuuma lõhustumine puudutavad olukorda, kus ühed tuumad muutuvad teisteks.
Teine olukord on aga see, mis puudutab ühe ja sama tuuma käitumist. Edasise keerustumise sihis huvitabki meid eeskätt just selline variant, mis vastab küsimusele: milliseks tegutsemiseks on aatomituum suuteline? Siin saab oluliseks tema elektrilaeng (mis on ära määratud prootonite arvuga) ning sellest johtuv läbikäimine teiste elektriliselt laetud osakestega, ja eeskätt elektronidega. Suurtel temperatuuridel on see läbikäimine juhuslik, aga temperatuuri alanedes saab see läbikäimine reeglistatud kindla korra järgi, mis loobki järgmise kehatasandi, milleks on aatom. Elektronid on imepisikesed olendid (kvarkidestki kergemad), millel seni polnud keerukuse loomes mingit olulist rolli. Nüüd aga korjavad nukliidid nad üles ja moodustavad nendega n-ö „sümbioosi“. See tähendab täiesti uut semiootikat: kui hadronite ja nukliidide maailm tugines tugeval vastasmõjul ja selle jääkjõul ehk tuumajõul, siis nüüd saab oluliseks, „märgiliseks“ elektromagnetjõud. See jõud oli seni kasutamata ja määramata, see polnud veel välja tulnud. Nüüd aga hakatakse sellega kirjutama nukliidi elu kõige põnevamaid sündmusi. Jällegi tänu Pauli välistusprintsiibile ei kuhju elektronid tuuma ümber ühtekokku, vaid on hoolega üksteisest lahus hoitud (kuidas, sellest räägime järgmise kehatasandi juures).
Semiootiline hüpe elektromagnetjõu baasile märgib ühtlasi olendi sise- ja välisilma selgemat eritlemist. (1) Ühest küljest on tuuma „siseilm“, kus on Pauli välistusprintiibi alusel lahushoitud prootonid ja neutronid oma erinevatel trajektooridel ja „koortel“; seda hoiab koos tuumajõud, mis mõjub võrdselt nii prootonite kui ka neutronite vahel (kusjuures neutronid on tuuma sidususe sihis mõnevõrra tähtsamad, kuivõrd prootonite elektrilaeng tõukab prootoneid üksteisest eemale ehk töötab sidususele mingil määral vastu). (2) Teisest küljest aga on tuuma „välisilm“, mis saab korraldatud elektrilaengu ning elektromagnetjõudu vahendavate virtuaalsete footonite põhjal. Tuuma välispoliitikas mängivad niisiis rolli ainult prootonid, samas kui neutronid on pelgalt tuuma „siseasi“ (me räägime praegu ühe tuuma toimimisest, mitte tema kvalitatiivsest muutumisest teiseks tuumaks).
Nõnda avanevad aatomituuma omailmas uued märkamispunktid, elektronid, mis tema „tajuvalda“ liigendavad, ja uued „efektorid“, prootonid oma elektrilaengu varal. Võib oletada, et tuuma taotlus on suunatud elektronidele ning et siseilm, tuuma siseliigendus prootonite ja neutronitega, jääb ääreteadvusse. Muidugi pole tuumade tuum- ja ääreteadvus aredalt eristatud, ent ometi kujutavad nad endast järgmist sammu selle vahetegemise arestumisel.
[1] Seda võiks seostada stringiteooriaga, juhul kui „stringe“ või braane kujutada ette n-mõõtmelisena (ja mitte ainult 10-mõõtmelisena).
[2] Põhimõtteliselt võiks nende vahel olla veel mingeid hierarhilisi tasandeid, kuid nende kohta pole midagi kindlat teada.
[3] Universumi mikromaailm, lk. 227.
[4] Õigem oleks öelda, et barüonil on teatav iseloomulik olemisviis, mida väljendavad tema kvantarvud ning mis peab läbikäimistervikus säilima.
[5] Tuumasüntees toimub ka nt. kosmilise kiirguse põhjustatud raskemate elementide (süsinik, lämmastik, hapnik) lagunemisel, kuid meid huvitab siinkohal ainult tuumafusioon, kuivõrd tuumafissioon on teisene ning eeldab, et selles käigus lagunevad tuumad on eelnevalt sünteesitud.
[6] Teatud raskeid (massiarvuga üle 100) prootonirikkaid elemente ei saa tekkida muul moel kui nn. p-protsessi käigus, mis toimub supernoova tuuma kollapseerumisel ja võib-olla ka kahe neutrontähe kokkupõrkel. Erinevalt rp-protsessist ei saavutata siin prootonite suuremat osatähtsust mitte prootonite lisamisega, vaid neutronite vähendamisega fotodesintegratsiooni teel. Niimoodi sünteesitakse näiteks üterbium-168 ja plaatina-198. Lagundamisnähtusena on see samuti sekundaarne, kuna eeldab keerulisema (rohkemate neutronitega) elemendi olemasolu.