Бруно Понтекорво - Атомный проект. Жизнь за «железным занавесом»

Теперь о сильных взаимодействиях. Они стали известны только после раскрытия внутренней структуры атомного ядра. В 1932 г. было найдено, что атомное ядро состоит из нуклонов (нейтронов и протонов). И именно сильные взаимодействия соединяют нуклоны в ядре, т. е. отвечают за ядерные силы, которые в отличие от электромагнитных характеризуются очень малым радиусом действия (около 10−13 см) и большой интенсивностью.

Кроме того, сильным взаимодействием обусловлены столкновения частиц высоких энергий, в частности столкновение, в котором рождаются каоны и гипероны, т. е. странные частицы. Поэтому странные частицы и рождаются с большой вероятностью.

Интенсивность взаимодействий удобно оценивать по так называемой длине свободного пробега частиц в некотором веществе, т. е. по средней величине пути, который частица может пройти в этом веществе до разрушающего или отклоняющего столкновения. Ясно, что чем больше длина свободного пробега, тем менее интенсивно взаимодействие.

Если рассматривать частицы очень высокой энергии, то соударения, обусловленные сильными взаимодействиями, характеризуются длиной свободного пробега частиц, равной по порядку величины десяткам сантиметров в меди или железе.

Иначе обстоит дело при слабых взаимодействиях. Нейтрино, например, испытывающее только слабые взаимодействия, обладает колоссальной проникающей способностью. Длина его свободного пробега в плотном веществе, скажем, в железе, измеряется в астрономических единицах, например толщиной чугунной плиты, в 109 раз превышающей расстояние от Земли до Солнца.

Визит посла Италии Джованни Мильуоло, 1983 г. Слева направо: Д. Лавренчич Каннама, Б. Понтекорво, Д. Мильуоло с женой

Мне остается привести некоторые примеры процессов, обусловленных слабыми взаимодействиями. Это, конечно, редчайшие соударения нейтрино с нуклонами при его прохождении через вещество. Зарегистрировать такие события необычайно трудно, но возможно. Но имеется ряд «слабых» процессов, более доступных исследованию. Речь идет о многочисленных самопроизвольных превращениях элементарных частиц, например о бета-распаде ядер. Оказывается, что такие превращения обусловлены слабыми взаимодействиями. Самопроизвольные распады странных частиц маловероятны, как я уже сказал, как раз потому, что они обусловлены слабым взаимодействием.

Все, что я вам сказал, сегодня представляет тривиальную истину. Но утверждение о существовании четырех типов взаимодействия было четко сформулировано только в 1953 г. благодаря работам советских и зарубежных ученых, и особенно американского физика Гелл-Манна.

Еще один пример просветительской деятельности Исаака Яковлевича Померанчука в Дубне. В начале пятидесятых годов появилась очень интересная работа польского физика Даныша о наблюдении гиперядер. Что такое гиперядро? Как вы знаете, атомное ядро состоит из нуклонов — нейтронов и протонов. Например, Li63 состоит из трех протонов и трех нейтронов. Гиперядро — это квазиядро и состоит из нуклонов и одной странной частицы — лямбда-частицы. Например, ΛLi63 Li состоит из трех протонов, двух нейтронов и одной лямбда-частицы.

Во время поездки в Дубну Исаак Яковлевич узнал о наблюдении Даныша и сразу рассказал об этом на семинаре. Учтите, что в работе Даныша была дана правильная интерпретация наблюдения, т. е. была сформулирована гипотеза о существовании гиперядра как системы из нуклонов и одной лямбда-частицы, но практически не обсуждались проблемы физики гиперядер. Померанчук тут же указал на особенность гиперядер. Принцип Паули, который так важен для систем, содержащих ряд одинаковых нуклонов, не играет роли для лямбда-частиц в гиперядре, так как таких частиц только одна. Померанчук исходил из наблюдения Даныша и прочел в течение часа прекрасную лекцию о том, чем гиперядра отличаются от обычных ядер, о том, какие сведения будут получены с помощью исследования гиперядер, о разных каналах их распадов, о силах между гиперонами и нуклонами и вообще сформулировал программу теоретических и экспериментальных исследований гиперядер, которая и сегодня звучала бы очень актуально. Очень жаль, что нет магнитофонной записи этого доклада. Теперь физика гиперядер — важный раздел физики элементарных частиц. Она развивается именно по пути, указанному Исааком Яковлевичем Померанчуком в этом неопубликованном докладе. Кстати, интересно, что Даныш не так давно уже нашел случай с гиперядром, в котором находится уже не одна, а две лямбда-частицы.