Z akých kvarkov sa skladá nukleón?

Jadrová fyzika sa ako jedna z mála vedeckých disciplín stala súčasťou slovenského porekadla (a nielen slovenského, v angličtine je to podobné). Ak chceme o niečom povedať, že to nie je extrémne zložité, hovoríme: „Veď to nie je jadrová fyzika.“ Prečo má práve jadrová fyzika povesť takej komplikovanej vedy?

Za svoj pôvod vďačí toto porekadlo s najväčšou pravdepodobnosťou jadrovej bombe a s ňou súvisiacemu vysokému dopytu po špičkových jadrových fyzikoch. Práve tento dopyt, ktorý najmä v začiatkoch studenej vojny prudko prevyšoval ponuku, sa zrejme najviac zaslúžil o vtedajšiu prestíž jadrovej fyziky. Ale prečo si táto vedná disciplína udržala auru zložitosti až do dnešných dní? Porekadlá predsa často starnú rovnako rýchlo, ako vznikajú. Kto dnes napríklad vie, čo znamená a odkiaľ pochádza porekadlo „jazdí ako širón“? Ľudia pod päťdesiat už dokonca nevedia ani to, čo znamená „jazdí ako fitipaldi“. Ale jadrová fyzika v porekadle zostala a nebola nahradená navrhovaním integrovaných obvodov, matematickou kryptografiou ani genetickým inžinierstvom. Čím to, že si jadrová fyzika udržiava pozíciu etalónu niečoho naozaj zložitého? Nuž, do istej miery je to spôsobené tým, že je naozaj komplikovaná.

Zložitosť jadrovej fyziky sa asi najlepšie ukáže pri jej porovnaní s atómovou fyzikou, ktorá tiež nie je práve jednoduchá. Cieľom atómovej fyziky je porozumieť tomu, ako presne sa atómy skladajú z jadier a elektrónov. Cieľom jadrovej fyziky je porozumieť tomu, ako presne sa jadrá skladajú z protónov a neutrónov. A atómom rozumieme podstatne lepšie ako jadrám.

V atómovej fyzike sme vždy vedeli, že jadrá a elektróny na seba navzájom pôsobia elektromagnetickou silou (slovo sila nie je na úrovni atómov a jadier veľmi vhodným slovom, ale nebuďme zbytočne puntičkárski). Túto silu už dávno detailne poznáme a vieme pre ňu vyriešiť Schrödingerovu rovnicu, ktorá opisuje štruktúru atómu. Pre najjednoduchší atóm, čiže pre atóm vodíka, vieme rovnicu vyriešiť úplne presne, pre zložitejšie atómy ju vieme riešiť síce len približne, ale s dosť veľkou presnosťou.

V jadrovej fyzike sme dlho vôbec nevedeli, ako na seba protóny a neutróny vlastne pôsobia. Takže sme ani poriadne nevedeli, aké rovnice máme pri hľadaní štruktúry jadra riešiť. Mali sme síce nejaké viac alebo menej úspešné teoretické predstavy o jadrových silách, ale desiatky rokov sme nepoznali fundamentálnu teóriu, ktorá by hrala v jadrovej fyzike rovnakú úlohu, akú hrá elektrodynamika vo fyzike atómovej.