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/ TIME: Almanac 1990 / 1990 Time Magazine Compact Almanac, The (1991)(Time).iso / time / 102389 / 10238900.018 < prev    next >
Text File  |  1990-09-22  |  3KB  |  58 lines

  1. NATURE, Page 116A Trinity of FamiliesScientists reduce all matter to three fundamental types
  2.  
  3.  
  4.     Mid-October is the season for naming Nobel laureates, but it
  5. is also a propitious time for scientists to reveal discoveries that
  6. may win future Nobels. Last week, even as this year's Nobel winners
  7. were reacting to their awards, two teams of physicists made just
  8. such a landmark announcement. In rival statements -- one from the
  9. Stanford Linear Accelerator Center in California, the other from
  10. the European Organization for Nuclear Research (CERN) in Geneva --
  11. scientists disclosed findings they say establishes beyond a
  12. reasonable doubt that the universe contains precisely three
  13. fundamental types, or families, of matter. No more, no less.
  14.  
  15.     No, they are not animal, vegetable and mineral. In fact, all
  16. the matter most people are familiar with can be subsumed within one
  17. family of particles. This family includes the common electron,
  18. which hovers around the nucleus of the atom; the "up" and "down"
  19. varieties of quarks, now known to be the constituents of protons
  20. and neutrons; and an obscure particle known as the electron
  21. neutrino. Neutrinos have no charge and no measured mass, yet are
  22. thought to be among the most abundant particles in the universe.
  23.  
  24.     The members of the other two families are even more elusive.
  25. Some have never been directly observed, and the others have only
  26. been spotted fleetingly in cosmic rays or high-energy particle
  27. accelerators. The second family consists of so-called "charmed" and
  28. "strange" quarks, muons and muon neutrinos. The third is made up
  29. of "top" and "bottom" quarks, tau particles and tau neutrinos. Last
  30. week's announcements do not preclude the possibility that other
  31. types of particles could be discovered, but they raise the odds
  32. against that happening, by Stanford's estimate, to better than 25
  33. to 1.
  34.  
  35.     These odds were calculated by observing the behavior of the Z
  36. particle, the heaviest known unit of matter. Zs are produced in
  37. the collision of smaller particles that have been accelerated to
  38. nearly the speed of light. By creating large numbers of Z
  39. particles, physicists were able to establish the energy range
  40. required to form a Z. Working backward from that energy range, they
  41. then calculated whether the laws of nature could accommodate more
  42. than the three known types of matter. Last week's results made it
  43. more than likely that the answer is no. 
  44.  
  45.     Why is this important? Because gnawing uncertainty about the
  46. number of particle families had plagued two theories that are the
  47. foundation of modern physics: the Big Bang theory of the creation
  48. of the universe and the Standard Model of the building blocks of
  49. matter.
  50.  
  51.     The significance of the new findings was underscored by the
  52. haste with which they were revealed. The Stanford team, led by
  53. Burton Richter (a 1976 Nobel laureate), went public first, issuing
  54. a press release only one day before a European symposium at which
  55. CERN's findings were to have been presented. That led to charges
  56. of bad sportsmanship from some of the CERN team, led by Carlo
  57. Rubbia (1984 Nobel), whose results are said to be more accurate and
  58. even more definitive.