Вера Черногорова - Беседы об атомном ядре

Многие полагали, что кратчайший путь к этой цели ведет через тщательное изучение взаимодействий двух отдельных нуклонов. Наблюдения за столкновением протона с протоном, протона с нейтроном, казалось, должны были в значительной мере прояснить взаимоотношения между этими частицами в ядрах.

В крупнейших лабораториях мира были созданы ускорители протонов. В огромных установках, похожих на заводы, с помощью сложнейших приборов ученые следили за моментом встречи между двумя свободными нуклонами. Частицы сталкивались, разлетались, образовывались новые частицы, а тайна строения ядра оставалась неразгаданной. Думали, что еще немного терпения, еще серия экспериментов, еще сильнее разогнать протоны, и можно будет понять основные принципы поведения нуклонов в ядрах. Но… наращивая свою мощь, ускорители увеличивались в размерах, разгоняемые ими протоны становились все более быстрыми, наблюдения накапливались, а ядро продолжало оставаться столь же загадочным и полным тайн, как улыбка леонардовской Моны Лизы.

Ожидания физиков-ядерщиков не оправдались. Мимолетные встречи нуклонов большой энергии мало походили на отношения, сложившиеся в долгоживущем сгустке ядерных нуклонов, пропитанном мощными ядерными силами. Чем с большей энергией сталкивались нуклоны, тем с большей вероятностью рождались новые частицы, не имевшие никакого отношения к ядру.

Неожиданно перед физиками открылся густонаселенный мир элементарных частиц и возникли сотни новых труднейших вопросов. Этими вопросами и занялась выросшая из недр «Ядерной физики» «Физика элементарных частиц». А исследователи атомных ядер начали нелегкую работу по вскрытию глубинных пластов сокровенных свойств атомных ядер.

Все, что было известно о сердцевине атома, подталкивало к мысли, что ядро нельзя рассматривать как сообщество отдельных нуклонов, как нельзя и организм считать простой суммой большого количества клеток.

— Выходит, что первая атака на ядро не совсем удалась? Физики довольно легко овладели отдельными бастионами и взяли богатый трофей — ядерную энергию, — но крепость-то не пала?! А каков будет следующий штурм и есть ли общий стратегический план всей операции?

— Сражения происходят непрерывно на всех направлениях, однако генерального плана пока нет.

Составить общий план овладения тайнами ядра не так-то просто из-за необычности и недоступности тех сил, что держат оборону атомного ядра.

С момента обнаружения крошечной крепости в центре атома на Земле появилось третье поколение людей, и никто из них ни разу не пожаловался на какие-либо неприятности, которые доставило бы им незнание свойств ядерных сил. Дело в том, что они никак не проявляют себя в нашей повседневной жизни. Не то что гравитация или электричество! Но недоступные чувственному опыту силы ядра — основа куда более могучих и всеохватывающих процессов в природе.

Гравитационные поля, пронизывающие просторы космоса, формируют галактики и звездные скопления, но именно ядерные реакции зажигают эти звезды.

Бесспорно утверждение, что окружающий нас мир густо насыщен самыми разнообразными электромагнитными явлениями. Биологические, химические и многие-многие другие процессы регулируются этими взаимодействиями. Но все многообразие стабильных веществ опять-таки обеспечивают ядерные силы, сдерживающие протоны и нейтроны в атомных ядрах химических элементов.

Впервые эти могущественные силы громко заявили о себе, когда Э. Резерфорд с помощью альфа-частиц «щелкнул по лбу» атомное ядро.

Не сразу удалось физикам точно установить, кто же нанес ответный удар. И подозрение поначалу пало на старых знакомых: тяготение и электромагнитные силы. Но первая кандидатура быстро отпала. Элементарные частицы столь легки, что даже на ничтожно малых расстояниях в атомном ядре они едва-едва ощущали гравитационное притяжение друг к другу. Со второй дело было немного сложнее.

Очень чувствительное к изменению расстояния между зарядами, электромагнитное взаимодействие удесятеряет свою мощь в микромире. Обычное электростатическое притяжение удерживает вокруг положительно заряженного ядра все атомные электроны, а число их в некоторых тяжелых элементах достигает сотни.