Владимир Карцев - Приключение великих уравнений

Они могли быть отделены друг от друга, другими словами, могли бы порознь существовать "северные" и "южные" магнитные заряды. Эта "безумная" идея странным образом воскрешала воззрения XIII века, опровергнутые Гильбертом, доказавшим, что нельзя получить в магните отдельно северный и южный полюсы.

Как магнитные явления возникают при движении электрических зарядов, так и электрические явления могли бы стать следствием движения зарядов магнитных.

Как и электроны, монополи могли бы испускать и поглощать электромагнитное излучение, например свет. И наоборот, если очень энергичные фотоны могут создавать пару: отрицательно заряженный электрон и положительно заряженный позитрон (кстати говоря, тоже предсказанный Дираком и вскоре обнаруженный), они же могут рождать и пару: северный и южный монополи.

Как мы упомянули, идея магнитных монополей была высказана Дираком вместе с идеей о существовании "положительного электрона" - позитрона. И то и другое предположения были одинаково дики для физиков. Взять хотя бы идею о положительном электроне. Ясно, что когда-нибудь положительный электрон встретится с "настоящим", отрицательным электроном, в результате чего произойдет аннигиляция - превращение в электромагнитную энергию двух элементарных частиц. В конце концов такие процессы должны были бы привести к уничтожению и мира, и физиков, изобретающих подобные теории.

Однако и одно и другое продолжают благополучно существовать. Стало быть, позитронов не бывает?

Такая или примерно такая точка зрения существовала до того момента, когда американский физик К. Д. Андерсон в 1932 году заметил в камере Вильсона след частицы, по всем данным идентичной электрону, однако отклоняющейся в магнитном поле в "неправильную" сторону.

Это был предсказанный Дираком позитрон.

Многие физики были раздосадованы - не один видел уже такие следы у себя, в камере Вильсона, но не смог по той или иной причине отождествить частицу, оставившую его, с позитроном. В числе таких, к сожалению, оказался и известный советский физик Д. В. Скобельцын, первым применивший к исследованию космических лучей камеру Вильсона, помещенную в магнитное поле. Именно метод Скобельцына использовал Андерсон, когда открыл позитрон.

После такого триумфа предсказаний Дирака доверие к его монополям резко возросло. Исследователи ринулись на поиски новых частиц. Раз монополи не противоречат ни классической, ни квантовой электродинамике, раз уж они предсказаны, раз они могут существовать, значит, они существовать должны.

Но где? И как?

И вообще, что известно о монополе?

Что искать?

Как ни странно, Дирак из самых общих соображений смог предсказать и основные свойства монополя. Прежде всего, оказалось, что заряд монополя не может принимать любое значение - он должен быть квантованным, точно так же, как и электрический заряд.

Величина этого заряда оказалась опять-таки связанной с "магическим числом" 137 (в квантовой физике есть два "магических числа" - 137 и 208; их происхождения и физического смысла никто не знает, но числа с поразительным упорством, снова и снова всплывают в уравнениях и расчетах). Если заряд электрона равен , то заряд монополя должен быть равен .

Отсюда можно вычислить и силу взаимодействия между двумя магнитными зарядами - она в раза больше, чем сила взаимодействия электронов.

Можно вычислить и массу монополя - он довольно тяжел - по крайней мере в три раза тяжелее протона, причем число "сортов" монололей может быть очень велико - точно так же, как и число электрически заряженных частиц. Другими словами, мир магнитных частиц должен быть не менее разнообразен, чем мир электрически заряженных частиц.

Как могут создаться монополи? Логично предположить, что они образуются примерно так же, как пара электрон - позитрон, например, в результате сильных столкновений между другими частицами21. Таким образом, монополи могут быть найдены в продуктах взаимодействия разгоняемых в ускорителях частиц. Как их выделить? Очевидно, рядом с камерой, регистрирующей взаимодействия, нужно поставить очень мощный магнит, который смог бы "вытянуть" монополи из области взаимодействия. По расчетам, поле магнита должно быть около 60 тысяч гаусс, примерно в 120 тысяч раз больше магнитного поля Земли.

В 1962 году эксперимент по обнаружению монополей был проведен в Брукхейвене, США, где был построен самый крупный тогда в мире ускоритель на 30 Бэв (30 миллиардов электрон-вольт!), на выходе которого был установлен мощный магнит с полем, превышающим 60 тысяч эрстед.