Физика перед «безумным» скачком

Ирина Радунская| опубликовано в номере №889, Июнь 1964
  • В закладки
  • Вставить в блог

«Есть многое на свете, друг Горацио,
О чем не снилось даже нашим мудрецам.»
Шекспир

Загадка элементарных частиц дразнит ученых. Оптимисты против пессимистов. «Я скептик, — говорит известный американский физик-теоретик Дайсон. — Мы так же далеки от понимания природы элементарных частиц, как последователи Ньютона были далеки от квантовой механики».

Его мнение: разгадка придет через сто лет. Оптимисты думают иначе: открытие, которое положит конец спорам в физике элементарных частиц, не за горами.

В чем же трудности проблемы?

Теория относительности и квантовая физика ярким светом озарили многие тайны космоса и мира атомов. Первые 60 лет нашего века ознаменовались десятками блестящих открытий. Эти годы по праву будут расцениваться как вторая героическая эпоха в физике, соперничающая с великой эпохой Ньютона, а может быть, и превосходящая ее.

Но в последнее время произошло то, что редко случается за столь короткий срок в истории науки: на подступах к сердцу атома великие теории дрогнули...

Драмы разыгрываются главным образом в сокровенных глубинах атомного ядра и в связи с рождением (не всегда законным) новых частиц. Теория стала катастрофически отставать от опыта, перестала понимать и объяснять его! Эксперимент с каждым днем становится все более блестящим, уверенным, хитроумным, но теоретики все чаще оказываются не в силах предсказать его результаты.

В земную атмосферу с огромной скоростью врывается космическая частица и раскалывает на сотни осколков встречные атомы воздуха... В синхротронах сгустки искусственных космических частиц неутомимо бомбардируют мишени. И встреча «снарядов» с атомами мишени рождает целый фейерверк элементарных частиц: протонов, электронов, мезонов и... ряд таинственных, неизвестных еще людям. Эти незнакомки представляют объект самого жадного интереса ученых.

Но большинство вновь рожденных частиц и не «думает» дожидаться, пока ученые внесут их в свои списки. Они умирают, прожив меньше чем мгновение, просуществовав в десять миллионов раз меньше, чем ускользающе малая величина — время обращения электрона на своей орбите вокруг ядра! И все-таки экспериментаторы успевают решить буквально феноменальную задачу: сфотографировать следы «частиц-мгновений», взвесить их, измерить электрический заряд, энергию и время их жизни.

Как же объясняет теория это удивительное, фантастическое разнообразие частиц, вдруг вспыхивающих и мгновенно исчезающих? Как она рисует свойства «частиц-призраков»?

Увы, никак! Современная теория пока не способна дать ключ к объяснению этих явлений.

«При ответе на эти вопросы мы попадаем в парадоксальное положение, — откровенно признается директор Объединенного института ядерных исследований член-корреспондент Академии наук СССР Д. Блохинцев. — Дело в том, что при достигнутой сейчас точности измерений физик-экспериментатор нигде не находит противоречий с принципами теории относительности или квантовой теории. В то же время физик-теоретик имеет основание подозревать принципы современной теории в ограниченности».

Явление столкновения ядер, сопровождающееся рождением огромного числа частиц, не поддается расчету, предвидению, математическому анализу! Ученые могут рассчитать траекторию космических кораблей, предугадать район их посадки на других планетах, наконец, сфотографировать скрытую от нас половину Луны, но... Когда теоретики пытаются описать взаимодействие малых частиц материи, они приходят к несуразным выводам. Получается, что частицы должны обладать бесконечно огромным электрическим зарядом и бесконечной массой! Если верить формулам и уравнениям, столкновения невидимых ядер должны рождать частицы размером больше Земли, больше Солнца, что, естественно, противоречит и здравому смыслу и повседневным наблюдениям.

Итак, частицы материи не уживаются вместе в мире известных математических образов, хотя в обыденной жизни они прекрасно ладят друг с другом, никаких нарушений законов микромира не допускают, и вокруг нас продолжают как ни в чем не бывало существовать привычные предметы, сотканные из биллионов биллионов элементарных частиц.

Чтобы «примирить» их и на бумаге, ученым сейчас приходится отказаться от рассмотрения самых близких отношений между частицами, от изучения того, что происходит при очень тесном их сближении, то есть отказаться от попыток разобраться в самом интересном.

До сих пор никто не может сказать, завершен ли список микрочастиц или нам предстоят новые открытия. Никто не знает, какие из них элементарны. Нет даже ясного определения того, какие частицы нужно считать элементарными. Хотя похоже на то, что элементарная частица не должна быть простым соединением других частиц.

Например, мезоны и гипероны никогда не рождаются в одиночку, а всегда группами, хотя бы из двух частиц. Причем в различных условиях из одного и того же исходного «материала» могут образоваться различные «продукты». Конечно, эти частицы не элементарны.

Но если при реакции частица разлетается на несколько осколков и среди них есть такие, которые не меньше исходной, то эти последние, пожалуй, можно условно считать элементарными. Такой подход вполне законен.

Например, при распаде протона получается нейтрон и еще две частицы, при распаде нейтрона — протон и две другие частицы. Массы протона и нейтрона очень близки, значит, эти частицы элементарны, они, по существу, не распадаются, а превращаются друг в друга.

Откуда же берутся новые частицы, рождающиеся при этих превращениях? Еще недавно ответ показался бы крамольным: они возникают из энергии, которой обладала элементарная частица до превращения. Если превращение происходит внутри ядра, — это ее доля внутриядерной энергии. Если частица свободна, то это ее кинетическая энергия.

  • В закладки
  • Вставить в блог
Представьтесь Facebook Google Twitter или зарегистрируйтесь, чтобы участвовать в обсуждении.

В 11-м номере читайте об истории  российско-британский отношений начиная с XVI-го века, о жизни творчестве оригинального, ни на кого не похожего прозаика Юрия Олеши, о том, как же на самом деле складывались   отношения  роман Матильды Кшесинской и Николая II-го, о Российском детском фонде, которому в этом году исполняется 30 лет, об Уоллис Симпсон -  героине й самой романтической истории XX века,   окончание .  нового  остросюжетного роман Ольги Торощиной «Все ради тебя – ВИКА» и многое другое…



Виджет Архива Смены