Вера Черногорова - Загадки микромира

Но у новых ускорителей был один серьезный недостаток, свое слабое место. Ахиллесова пята таких ускорителей на встречных пучках — малая плотность подвижной мишени: второго пучка. Она в сотни миллионов миллиардов раз меньше плотности обычной неподвижной мишени. Вот почему ускорители эти начали строить недавно, хотя идея их создания известна уже давно.

«Столкнуть две частицы, — говорил академик Г. Будкер, — задача по сложности примерно такая же, как „устроить“ встречу двух стрел, одну из которых выпустил бы Робин Гуд с Земли, а вторую Вильгельм Телль с планеты, вращающейся вокруг Сириуса».

Физикам приходится добиваться того, чтобы пути частиц пересекались как можно чаще. Церновские кольца имеют такую геометрию, что протоны встречаются в восьми специальных участках.

В Институте ядерной физики Новосибирска под руководством академика Г. Будкера ведутся исследования встречных протон-антипротонных пучков. Строится установка, где будут встречаться протоны и антипротоны с энергией по 25 Гэв, что эквивалентно обычному ускорителю на 1200 Гэв. Скрестятся пути частиц материи и антиматерии. Есть надежда, что если кварки существуют и их масса не больше 25 масс протона, то они будут обнаружены.

«Сверхвысокие энергии — область только встречных пучков», — считает академик Г. Будкер. Поэтому уже сегодня физики Новосибирска обсуждают проект новой установки со встречными пучками протонов и антипротонов, соответствующей ускорителю с энергией 2 миллиона миллиардов электрон-вольт. Классический ускоритель на такую энергию имел бы диаметр земного шара, а его стоимость приблизилась бы к национальному доходу всей планеты.

Однако и ускорители на встречных пучках довольно сложные и громоздкие устройства. Да к тому же они связаны с обычным, классическим методом ускорения.

В 1956 году академик В. Векслер предложил совершенно новый способ ускорения элементарных частиц. До сих пор все машины рассчитывались на ускорение каждой отдельно взятой частицы. Хотя мы и говорим о пучке протонов, обсуждаем его плотность, но все эти протоны, бок о бок мчащиеся в вакуумной камере по магнитной дорожке, по сути дела, независимы друг от друга.

В. Векслер первый понял, что не нужно ускорять частицы по одной, что «вся сила — в коллективе». И высказал идею, которая показалась совершенно фантастической. Ее не поняли поначалу даже такие специалисты в области ускорителей, как Э. Лоуренс и Мак-Миллан.

Действительно, трудно представить, что можно ускорить, например, протоны электрическим полем, которое создается не внешними источниками, а сгустком электронов. Электроны с энергией всего в 1 Мэв уже движутся со скоростью, близкой к скорости света. Если же большой сгусток таких электронов захватит и увлечет за собой протоны, то через некоторое время их скорости сравняются. Но протоны в 2000 раз тяжелее электронов. Во столько же раз больше будет их энергия. Она достигнет нескольких миллиардов электрон-вольт.

Не исключено, что эта идея воплотится в новом методе получения специфических пучков частиц для исследований в ядерной физике.

В конце апреля 1953 года на съезде американского физического общества во время ленча в саду гостиницы познакомились два будущих лауреата Нобелевской премии — уже известный физик-экспериментатор Л. Альварец и никому не известный Д. Глазер очень сожалел, что никто не услышит его десятиминутного сообщения, потому что оно будет самым последним докладом на съезде.

«В то время, время тихоходных самолетов, — вспоминал Л. Альварец, — последний доклад на съезде слушало еще меньшее число людей, чем сейчас (если это только возможно). Я допускал, что, быть может, тоже не буду присутствовать на этом докладе, и попросил его объяснить мне то, о чем он собирается рассказывать. Так я впервые услышал от Д. Глазера об изобретении им пузырьковой камеры. Его работа оказала на меня сильнейшее впечатление, и я сразу же почувствовал, что это, возможно, как раз та спасительная идея, в которой так нуждалась физика элементарных частиц».

Искровых камер в то время еще не было, и экспериментаторы не знали, как им приступить к изучению только что открытых и озадачивших всех странных частиц — каонов и гиперонов. Ясно: чтобы исследовать такую реакцию, где при взаимодействии отрицательных пи-мезонов с протонами рождаются две нейтральные странные частицы, физику просто необходимо все увидеть своими глазами с начала и до конца. То есть найти то место, где обрывается след пи-мезона и через некоторый промежуток появляются две «вилки» из следов о заряженных частиц, на которые распадаются странные нейтральные частицы.