Охотники за частицами
Шрифт:
Фотография распада ка-плюс-мезона, сделанная в пузырьковой камере, наполненной жидким водородом. Подробности расшифровки этого снимка описаны в тексте.
А вот и ученый показывает нам обещанную фотографию. На ней действительно множество всякого зверья оставило свои следы. На какие обратить внимание? Что интересного
Сделаем первый отсев: отбросим все пунктирные следы, принадлежащие электронам. В большинстве опытов подобного рода они не представляют интереса.
Следы, не имеющие на снимке ни обрывов, ни изломов, также не задерживают внимания. Звери, оставившие эти следы, пронеслись через камеру, не испытав в ней никаких столкновений с ядрами, никаких распадов. Это второй отсев.
Теперь осталось не так уж много следов, достойных внимания. В первую очередь, конечно, след, идущий почти параллельно правому обрезу снимка. След толстый, почти сплошной — значит, его оставила довольно тяжелая частица.
Протон? Нет: наверху след ломается и превращается сразу в три. Может быть, протон влетел в ядро и, разрушив его, образовал звезду? Нет, звезда выглядит иначе. И, кроме того, камера была наполнена водородом, а он звезд не дает: в ядре водорода один лишь протон.
Значит, собственный распад частицы. Но это не протон: он не распадается в свободном полете на другие частицы.
Следующее слово говорит промер жирности следа. Связав его со скоростью частицы (она раньше прошла через магнит, так что импульс ее известен), физики заключают, что она легче протона.
Круг суживается. Остается пи-плюс-мезон. Но это и не он. Накопленный за несколько лет опыт говорит о том, что на три частицы пи-мезон почти никогда не распадается.
Кстати, это можно видеть на том же снимке. Пи-мезону принадлежит косой след, идущий через весь снимок вниз из его правого угла.
Видите? След сломался, рыскнул в сторону, а от него уже вниз побежал пунктир. Так заряженный пи-мезон распадается почти всегда. Первый излом: пи-мезон распался на мю-мезон. А тот, прожив ничтожную долю секунды, сам на лету распался на электрон.
Итак, справа у нас распался не пи-мезон. Тогда что же? Выходит, совершенно новая, дотоле не известная частица? Да, это так.
Но справедливости ради, замечает ученый, надо сказать, что к тому времени, когда был сделан этот снимок, новую частицу уже знали. Ее открыли Батлер и Рочестер. Это — положительный ка-мезон, примерно в три с половиной раза тяжелее пи-мезона.
И распадается он на этом снимке на три пи-мезона: два положительных и один отрицательный. Теперь вы поймете, как важно изучать окрестности интересного события.
Проследите за полетом частицы, пошедшей из места распада влево кверху. Видите излом ее следа? Достаточно сравнить его с изломом следа пи-мезона, которых любезная природа подсунула нам на том же снимке, — и частица определена.
А как быть с массой ка-мезона? Из трех с половиной пи-мезонных масс природа в этом распаде вылепила только три пи-мезона. «Режим экономии»? — его природа не ведает. «Полмассы» пи-мезона пошло в
Замерили углы между следами пи-мезонов и нашли их импульсы, а по ним и суммарную энергию. Предположили — и не без оснований, — что наследство разделено справедливо, поровну между наследниками. Прибавили его к трем массам наследников, и оказалось, что ка-плюс-мезон «тянет» примерно на 965 электронных масс.
На этом, пожалуй, пора закончить нашу экскурсию. Мы только слегка приподняли занавес над той кропотливой и сложной работой, которую ведут физики уже в течение многих лет в десятках лабораторий, разбросанных по всему земному шару.
Обычно годы, богатые открытиями, сменяются на вид бедными годами, когда накопленные факты перевариваются в головах физиков, когда зреют новые идеи и замыслы, которым предстоит вызвать к жизни новые открытия.
Мы прервали свой рассказ на начале пятидесятых годов нашего века. Впереди нас ждет много интересного: начинается новый штурм мира мельчайших частиц материи. Что принесет он науке?
Глава 8
Пророчества сбываются
Вопреки довольно распространенному мнению, физики далеко не педанты. Охотники за частицами — в этом смысле не исключение. Они знают, что удивительную жизнь мира сверхмалых вещей не всегда удается уложить в заранее уготованные рамки. Требуя скрупулезной точности опытов и теоретических доказательств друг от друга, они вместе с тем легко мирятся с таким положением, когда теория создана, а «заложенная» в ее основу частица годами никак не ловится.
Не ловится? Тем хуже для частицы, тем скорее она будет поймана! Но почему они убеждены в этом? Ответ физиков может показаться вам несколько туманным: «Есть общие физические соображения…»
Попросим расшифровать их эти «смутные» слова. Вот, например, пи-мезон. Педант поступил бы так: он не поверил бы в теорию ядерных сил Юкавы, пока не был обнаружен пи-мезон. Нет частицы, и не о чем разговаривать. Но это был бы узколобый подход.
Теорию можно проверять и умнее. Есть ведь и другие явления, которые она позволяет рассчитать. Если бы всякая физическая теория объясняла лишь одно-единственное явление, то на свете не хватило бы теоретиков!
Теория тем и хороша, что охватывает целый круг разных явлений. И чем шире этот круг, тем ценнее теория. А для таких изумительно широких теорий, как, например, теория относительности или квантовая механика, у физиков вообще нет слов, чтобы определить их ценность.
Но вернемся к пи-мезону. Основанная на нем теория позволила объяснить и ядерные реакции, и деление ядра, и даже точно рассчитать атомную бомбу и ядерный реактор. Тут уже теорию ждет наивысшая похвала: ее подтверждает практика! Теперь она завоевывает даже самые недоверчивые умы.