Даниил Данин - Неизбежность странного мира

Иные холмики сгладились. Иные, близко соседствовавшие друг с другом, слились в один. Варитронное изобилие разных масс в самом деле оказалось миражем, и физики на Арагаце сами развеяли его.

Но все-таки долина не стала ровной! После огромного экспериментального труда, после удаления из спектра масс всего, что оптики-спектроскописты называют «спектральными духами», физики увидели три неустранимых холма — признаки вероятного существования трех типов частиц тяжелее мезона и легче протона.

Арагацкие измерения дали для этих частиц значения масс. — около 300, около 500 и около 1 000 (если массу электрона принять за единицу). Таков был экспериментальный итог варитронной эпопеи, полученный к началу 50-х годов.

А тем временем в науке об элементарных частицах произошли события исторической важности. В них нашли свое отражение и события на Арагаце. Но и то, что случилось, в свой черед, бросило новый свет на эпопею варитронов.

Надо продолжить прерванное — рассказ о мезонах Юкавы и мезонах Андерсона.

В течение целого десятилетия (1937–1947) физики всего мира были вполне уверены, что американский экспериментатор открыл частицы, предсказанные японским теоретиком. Совпадение свойств было удивительным: и у тех и у других масса — около 200, а время жизни — миллионные доли секунды. Однако одно обстоятельство все же беспокоило физиков.

Откуда бралась у андерсоновских мезонов их громадная проникающая способность? Ведь если они действительно кванты ядерного поля, то им надлежало бы активно взаимодействовать с атомными ядрами и путь через вещество не был бы для них беззаботной прогулкой. Ядерная активность — прирожденное свойство, главная особенность ядерных квантов. Ради этого и «придумал» Юкава свои мезоны. И если Андерсон именно их и открыл, то почему же частицы американца пронизывают даже толщу плотного свинца с таким независимым видом, точно у них нет никаких родственных связей со встречными ядрами?

Несмотря на очевидную необъяснимость такого поведения открытых мезонов, кажется, никто не ставил под сомнение их ядерную природу и никто всерьез не искал других — настоящих — квантов Юкавы. Только в 1947 году десятилетний самообман экспериментаторов и теоретиков начал рассеиваться. Итальянские физики Конверси, Панчини и Пиччиони строго доказали то, о чем все догадывались: мезоны Андерсона настолько ядерно-неактивны, что не могут быть квантами ядерных полей — «тяжелыми фотонами» Юкавы.

В том же году английские физики Пауэлл и Оккиалини наткнулись на новую частицу с промежуточной массой и еще более коротким временем жизни. Они открыли новый мезон с массой около 300, живущий примерно одну стомиллионную дольку секунды.

Бросается в глаза, что это открытие сделано было тогда, когда недавно возникшая идея варитронов казалась еще такой многообещающей! Физики в ту пору были всюду психологически подготовлены к любым новостям и отважно доверялись неожиданным намекам на существование новых частиц. Так атмосфера смелости, спускавшаяся с вершин Арагаца, несомненно, сослужила физике добрую службу.

Сесиль Фрэнк Пауэлл работал в Бристоле совсем другим методом — тем методом, который начал в 30-х годах разрабатывать ленинградский экспериментатор Л. Мысовский: он заставлял космические лучи сниматься в толстослойной фотопластинке. В фотоэмульсии прилетевшие частицы оставляют зримые следы, там виден и характер остановки частицы и открывается зрелище ее распада. Когда Пауэлл увидел однажды необычайный след и необычный распад, он сразу поверил в возможное открытие. И оказался прав.

Так в 1947 году появились в микрофизике новые близнецы-мезоны — положительный и отрицательный мезоны Пауэлла. (Через три года к ним присоединился третий близнец — нейтральный мезон примерно той же массы. Хотя близнецы должны рождаться в один и тот же день, история открытия «первооснов» постоянно нарушает это человеческое правило: близнец электрона — позитрон — был открыт физиками только через тридцать пять лет после своего брата.)

Прошло (некоторое время, прежде чем физикам стало окончательно ясно, что именно мезоны Пауэлла — это и есть предсказанные Юкавой ядерные кванты. Мезоны англичанина вели себя так, как и подобало ядерно-активным частицам. А разница в массах (у Юкавы — 200, у Пауэлла — 300), как и расхождение во времени жизни (у Юкавы — миллионные доли секунды, у Пауэлла — стомиллионные) свидетельствовала о том, что и без того уже было известно: теория японского физика являлась, конечно, приближенной.