Глеб Анфилов - Искусственное Солнце

Слов нет, величественный замысел.

Но, как ни печально, он рухнул столь же быстро, как и возник.

Что же произошло в науке? Почему парадоксальное «холодное солнце» вдруг заняло умы людей? Почему идея о нем стала достоянием истории?

Несколько лет назад советские исследователи, ныне академики, Я. Б. Зельдович и А. Д. Сахаров независимо друг от друга задались целью теоретически выяснить: всегда ли для объединения водородных ядер необходимы сверхвысокие температуры? Нет ли способа синтезировать их на холоде, вне термоядерного процесса?

Результат теоретических изысканий вышел неожиданным и интересным: и в самом деле, можно соединить ядра, не сталкивая их с разгона. Броню потенциального барьера частицы способны преодолеть, если их как бы связать своеобразной «веревочкой». Роль «веревочки» может сыграть одна из мельчайших материальных частиц — отрицательно заряженный мю-мезон.

Если рядом с водородным атомом окажется отрицательно заряженный мю-мезон, он способен встать в атом на место электрона и начать вращаться вокруг ядра. Но мю-мезон в 207 раз тяжелее электрона. Поэтому он вращается в те же 207 раз ближе к ядру, чем электрон. Это значит, что мезон, поселившись в водородном атоме, как бы сжимает его и превращает в совсем крошечную частичку, которая получила название мезопротона.

Мезопротон электрически нейтрален. На него не действует электрическое отталкивание ядер. Благодаря этому, а также своим маленьким размерам он способен очень близко подойти к ядрам атомов окружающей среды.

Допустим теперь, что этот крошечный мезопротон тихонько, без разгона, «вонзится» в атом тяжелого водорода и приблизится к его ядру. Теория утверждает: когда произойдет такое сближение, мю-мезон может начать вращаться сразу вокруг обоих ядер — дейтона и протона. Между ними возникнут особые химические силы притяжения. Мю-мезон, будто веревочная петля, стянет ядра. В результате они приблизятся друг к другу так же тесно, как и при термоядерном процессе. И вскоре (в среднем через миллионную долю секунды) ядра найдут «лазейку» в оставшемся слое потенциального барьера, просочатся через него и сольются в одно более тяжелое ядро гелия-3. Тогда неизбежно должна выделиться энергия.

Как видим, никакой сверхвысокой температуры здесь уже не нужно. Ядра синтезируются тихо, мирно, без всякого «принуждения».

Примерно такая картина возможного поведения мю-мезонов в жидком водороде была нарисована смелой мыслью советских физиков-теоретиков. Против нее трудно было что-либо возразить. Но как ее проверить экспериментом?

В наши дни физики-экспериментаторы усиленно трудятся над изучением мезонов, ибо поведение таких частиц отражает тонкие особенности микромира. Мезоны создаются в ускорителях при бомбардировке частицами-снарядами» разнообразных мишеней, а потом направляются в регистрирующие приборы. Так удается исследовать взаимодействие мезонов с веществом, измерять их электрический заряд, массу, определять магнитные свойства, характер распада.

В 1956 году профессор Луис Альварец из Калифорнийского университета в США поставил большую серию экспериментов по изучению мезонов. В качестве регистрирующего прибора он использовал так называемую пузырьковую камеру. Там заряженные частицы пролетали в жидком водороде, оставляя за собой дорожки мельчайших пузырьков. Эти следы фотографировались, и снимки подвергались тщательному изучению.

Эксперимент Альвареца был сложный и тонкий. Для надежности исследователь сделал колоссальное число снимков — 75 тысяч.

Ученый не ставил своей целью исследовать мю-мезоны. В его задачу входило изучение других частиц. Но в ходе эксперимента внимание его сосредоточилось именно на мю-мезонах.

Дело в том, что из двух с половиной тысяч фотографий остановок мю-мезонов в веществе пузырьковой камеры 15 выглядели весьма странно.

Надо сказать, что мю-мезон живет очень недолго. Его век — всего две миллионные доли секунды. «Умирая», он распадается на электрон и два нейтрино, причем картина распада имеет на фотографии характерный вид: это «угол» или «сломанный» след. Объясняется угол так: электрон, возникший из распавшегося мю-мезона, оставляет за собой след, уходящий в сторону. Нейтроны же, улетающие в других направлениях, остаются незаметными, ибо они не имеют электрического заряда и поэтому не могут создать дорожки пузырьков в жидком водороде.