Вера Черногорова - Загадки микромира

«Ловлей» новых частиц стало заниматься так много экспериментаторов, что большинство резонансов обнаруживали одновременно в нескольких лабораториях.

«Досадно, что Ферми, обнаруживший в 1953 году первый случай так называемых адронных резонансов, не смог увидеть продолжающегося до сих пор триумфального развития этого направления и появления в таблицах элементарных частиц сотен резонансов», — писал в воспоминаниях об Энрико Ферми его ученик, советский академик Бруно Понтекорво.

Так сколько же, наконец, элементарных частиц известно на сегодняшний день?

Настало время подвести итог, хотя это и не так просто сделать. Рамки довольно скромной, как мы теперь видим, таблицы элементарных частиц, составленной физиками к 1960 году, были сметены потоком открытых за короткое время новых частиц — резонансов.

Известные нам ранее 30 элементарных частиц, которые еще несколько лет назад могли претендовать на исключительное внимание, оказались лишь относительно устойчивыми и более легкими собратьями огромной совокупности образований. Но и по сей день от экспериментаторов то и дело поступают сообщения об открытии все новых и новых частиц. И все они пока что относятся к резонансам.

Даже специалистам, работающим в области физики элементарных частиц, трудно назвать точное число всех кирпичиков материи. Их уже более двух сотен! Сейчас специальный международный центр ежегодно выпускает стостраничный журнал со сведениями о вновь открытых частицах.

Итак, пытаясь ответить на вопрос, «как все устроено», физики прошли длинный путь. Вначале была сложная картина строения материи — около девяти десятков «элементарных» атомов. Ее сменила наипростейшая, состоящая всего из трех основных кирпичиков — протона, нейтрона, электрона. И в конце концов пришли к открытию удивительного мира элементарных частиц.

Увлекательны путешествия в космос, на дно морей и океанов. Но не менее увлекательно путешествие в глубины материи!

Альфа-частицы впервые позволили Резерфорду исследовать пространство на расстоянии 10 –13сантиметра. А современные сверхскоростные атомные снаряды дают возможность зондировать пространство на расстоянии до 10 –15сантиметра!

Кроме новых масштабов пространства, элементарные частицы дали возможность нам познакомиться и с абсолютно новыми масштабами энергии.

После открытия реакций деления, физики были потрясены количеством энергии, выделяющимся при делении одного атомного ядра урана. Но при столкновении протона с нуклонами в Серпуховском ускорителе передается и поглощается в тысячу раз большее количество энергии!

Мгновение — и во все стороны от мишени разлетаются только что возникшие нуклоны и антинуклоны, мезоны и гипероны. Мгновение — и распадаются на отдельные частицы самые тяжелые из частиц — резонансы. Каждое столкновение вызывает к жизни этот неспокойный, волнующий, изменчивый мир, все краски и разнообразие которого зависят от энергии. Именно энергия и только она — та питательная среда, в которой на мгновение расцветают необычайные «миражи» микромира.

«По своему первоначальному смыслу, — пишет академик М. Марков, — термин „элементарные частицы“ должен был бы обозначать простейшие частицы, из которых состоит материя».

А не поторопились ли так назвать протоны, нейтроны и другие частицы? Разве тяжелые, мгновенно распадающиеся гипероны и резонансы похожи на простейшие части материи?

Сомнения одолевали ученых давно. В 1950 году, когда было обнаружено всего лишь девять кирпичиков материи, Энрико Ферми говорил, что «это уже достаточно большое число, чтобы вызвать подозрение в элементарности хотя бы некоторых из них».

Подозрительность физиков возросла еще больше, когда всего за пять лет три десятка кирпичиков превратились в две сотни.

«Понятие элементарности потеряло свой первоначальный смысл, — так резюмировал ситуацию „взрыва рождаемости“ частиц физик-теоретик, лауреат Нобелевской премии, академик И. Тамм. — Сейчас мы не можем отличить истинно элементарные частицы от составных».

Не можем отличить? Но это, кажется, так просто! Если свободный нейтрон при радиоактивном распаде превращается в протон, электрон и нейтрино, следовательно, он, как карточный домик, сложенный из отдельных карт, построен из протона, электрона и нейтрино; а мю-мезон — из электрона и нейтрино.