Мартин Гарднер - Этот правый, левый мир

Чтобы добиться охлаждения ядер кобальта почти до абсолютного нуля, госпожа By и ее коллеги прибегли к помощи Национального бюро стандартов в Вашингтоне. Именно здесь они начали свой исторический эксперимент. Если бы в результате эксперимента оказалось, что в обоих направлениях вылетает одинаковое количество электронов, то это означало бы, что четность сохраняется. Тета-тау-проблема так и оставалась бы проблемой. Но если бы в бета-распаде выявилось неравноправие правой и левой сторон (северного и южного направлений), то есть интенсивности электронов оказались различными, то это означало бы крушение закона сохранения четности.

В Цюрихе результатов опыта с нетерпением ждал один из виднейших физиков-теоретиков мира Вольфганг Паули. В письме к одному из своих бывших учеников Виктору Ф. Вайскопфу Паули тогда писал: «Я не верю , что бог является левшой в управлении слабыми взаимодействиями, и готов побиться об заклад на очень большую сумму, что эксперимент даст симметричный результат».

Мы не знаем, заключил ли Паули такое пари, подобно Фейнману. Если да, то он его тоже проиграл. Электроны в эксперименте госпожи By испускались не симметрично. Большинство из них вылетало из

южного конца ядра, то есть туда, куда указывали южные полюса большинства ядер Со 60.

Рискуя повториться и докучая тем читателям, которые сразу до конца поняли последствия этого экспериментального результата, убедимся, что мы действительно разобрались в том, почему эксперимент мадам By является столь революционным. Да, изображение ядра Со 60(рис. 61), вращающегося в некотором направлении вокруг оси N—S, действительно имеет асимметричный вид, не совмещающийся со своим зеркальным образом. Но ведь это лишь изображение. Как мы уже знаем, обозначения N и S являются совершенно условными. Ничто не мешает нам переименовать N на S (и наоборот) для всех магнитных полей. Тогда северные концы ядер Со 60станут южными, а южные — северными и такое же изменение претерпят названия полюсов электромагнитного поля, используемого для поляризации ядер. До эксперимента госпожи By считалось, что такое «переключение полюсов» не приведет к какому бы то ни было измеримому изменению результатов эксперимента. Вот если между полюсами имеется какое-то существенное различие, например один полюс «на самом деле» красный, а другой зеленый или один сильный, а другой слабый, то тогда N и S перестают быть просто обозначениями. Тогда ядра Со 60должны обладать пространственной асимметрией. До эксперимента госпожи By физики могли различать полюса только по их взаимодействию между собой. Вместе с тем, как мы установили раньше, полюса фактически не существуют: они обозначают лишь противоположные направления спина.

Эксперимент, выполненный госпожой By, впервые в истории науки установил безусловное различие между концами магнитной оси. Южный полюс ядра кобальта-60 — это тот полюс, из которого чаще вылетают электроны!

Теперь уже ядро не может больше рассматриваться по аналогии с крохотным вращающимся шариком. Скорее его нужно было бы уподобить вращающемуся конусу. Конечно, это не более чем метафора: никто не имеет ни малейшего представления, почему один конец оси так существенно отличается от другого. Но они различаются! Шелдон Пенман из Чикагского университета писал в журнале «Сайентифик Америкен» (июль 1961 года): «Мы больше не пытаемся завинчивать шурупы в темноте в грубых рукавицах; нам вручили их на подносе, осветив каждый в отдельности, и позволили убедиться, что мы не завинчиваем шурупы головкой вперед».

Теперь-то мы наконец нашли решение Озма-проблемы: экспериментальный способ однозначного определения понятий правого и левого. Мы сообщаем ученым планеты X : «Охладите атомы кобальта-60 почти до абсолютного нуля. С помощью сильного магнитного поля выстройте оси их ядер. Подсчитайте количество электронов, вылетающих из обоих концов осей. Тот полюс, из которого вылетает больше электронов, мы называем южным. Теперь вы сможете определить северный и южный магнитный полюса выстраивающего поля, что в свою очередь позволит вам определить северный и южный конец магнитной стрелки. Если вы поместите теперь такую стрелку под проводом, по которому ток течет в направлении „от вас“, то северный конец стрелки отклонится в направлении, которое мы называем левым».