Даниил Данин - Неизбежность странного мира

Хидэки Юкава предсказал еще, что его частицы должны появляться во вторичных космических лучах: когда первичные наносят мощные удары по земной атмосфере, атомные ядра в молекулах воздуха могут испытывать внутренние превращения и «выплескивать» в пространство энергию своих ядерных полей. Брызги этой энергии — ядерные кванты. Двигаясь с громадными скоростями, они могут успеть, несмотря на краткость жизни, пролететь до распада немалые расстояния. Значит, их можно поймать.

Прошло два года. Однажды американский физик Андерсон, — работавший со своим сотрудником Неддермайером, увидел на фотоснимке туманный след, прочерченный в камере Вильсона необычной частицей. Почуяв эту необычность, он решил провести детальные измерения и подсчеты. Кривизна, длина и массивность следа свидетельствовали, что на сей раз тоннель из тумана проложил строитель-тяжеловес, по сравнению с электроном, и строитель-легковес, по сравнению с протоном. Его масса была примерно в 200 раз больше электронной и примерно в девять раз меньше протонной.

По извечной традиции ученых — отыскивать в мертвых языках классической древности корни для научных терминов, Андерсон дал новой частице греческое имя: «мезотрон», или «мезон» (от слова «мезос». — промежуточный, средний, ибо такова была масса обнаруженной частицы).

Потом вспомнили, что еще в 1933 году немецкий экспериментатор Кунце опубликовал фотографию непонятного следа в точности того же типа, что и след андерсоновского мезона. Но тогда на нее не обратили никакого внимания, подумали: «Наверное, просто ошибка опыта…» А все потому, что не ждали! Сам автор несостоявшегося открытия не ждал в ту пору, что какие-то еще неизвестные элементарные частицы могут поведать ему о своем существовании. Повторилось то же, что незадолго до того случилось с позитроном. Его открыл в 1932 году все тот же счастливый мастер эксперимента Карл Дэвид Андерсон. Но впервые след позитрона наблюдал еще в конце двадцатых годов Дмитрий Владимирович Скобельцын. Экспериментатор столь же высокого класса, он, однако, не ждал этого следа и не поверил в него…

Скоро масса покоя андерсоновского мезона была установлена с большою точностью: около 207 электронных масс. И, конечно, оказался он неустойчивым. Время его жизни было хорошо измерено: около двух миллионных долей секунды (2·10 -6). И обнаружились мезоны обоих зарядов: отрицательные, как электрон, и положительные, как позитрон. И, наконец, космические лучи действительно обернулись настоящим природным заповедником мезонов.

Это был, между прочим, интереснейший факт. В нем неожиданно нашла яркое подтверждение теория относительности. Приятно сознавать, что после предыдущих глав мы уже можем по достоинству оценить происшедшее. А произошло вот что…

Физики убедились: мезоны рождаются при ядерных превращениях на довольно большой высоте — где-то в стратосфере. Тем не менее эти мезоны успевают, не распавшись, долететь до самой Земли. Их регистрировали в камерах Вильсона на уровне моря и даже глубоко под водой. Как это возможно, если время их жизни — две миллионных секунды? Конечно, летят они с колоссальными скоростями. Их энергия громадна. Оттого они и способны беспрепятственно пронизывать внушительные толщи вещества. Но все-таки, как бы ни была велика скорость мезонов, она меньше скорости света: у них есть масса покоя. А свет за две миллионных секунды проходит всего 600 метров. Вот и получается, что даже самые быстрые мезоны, родившись в стратосфере, там же должны были бы и распасться, успев приблизиться к Земле всего на каких-нибудь полкилометра. Между тем они умудряются проделать путь в 5," 10, 15 километров и. только потом гибнут. Что ж это значит?

Только то, что они — релятивистские частицы, и ньютоновой механики для них мало: надо привлечь к делу законы Эйнштейна.

Стоит спросить: а по каким часам было измерено время жизни мезонов? Вы ведь понимаете, это крайне важно! Часы на быстром мезоне идут гораздо медленнее, чем на Земле, относительно которой летит он с гигантской скоростью. Время на релятивистском мезоне течет, как на космическом корабле с воображаемым фотонным двигателем: «мезонный год» может равняться десяти «земным годам» — двадцати, тридцати или многим, нашим векам. Все зависит от скорости мезона по отношению к Земле, от того, насколько эта скорость близка к световой.

Но фотонный корабль — пока фантазия, а мезоны Андерсона — реальность, ежеминутная реальность для физиков-космиков. Так из-за своего удивительного свойства — быстротечности жизни — мезон позволил экспериментаторам узнать судьбу будущих астронавтов. Возникла возможность на опыте убедиться, что их ждет нескончаемая молодость, покупаемая ценою утраты земного времени: та космическая печаль, о которой уже было рассказано.