Виктор де Касто - PRO Антиматерию

Любая частица, имеющая электрический заряд, может выбивать электроны из атомов в воздух, когда в них врезается. Если воздух влажный, то после прохождения частицы образуется след из паров. Камера Вильсона революционизировала понимание атомных частиц, включая открытие позитрона в первой половине ХХ века. Но изобретение более мощных инструментов сделало ее музейным экспонатом во второй половине ХХ века.

Американский физик и нейробиолог Дональд Артур Глейзер (1926–2013), сын еврейских иммигрантов из России, наблюдал за пузырьками в кружке пива. И это наблюдение в 1952 году, когда он работал в Мичиганском университете, привело к изобретению им пузырьковой камеры для регистрации заряженных частиц, за которую он в 1960 году был удостоен Нобелевской премии по физике. В дальнейшем Глейзер работал в Калифорнийском университете в Беркли, где изобрели «Беватрон», на котором он лично проводил эксперименты. До пузырьковой камеры Глейзер сконструировал множество улучшенных камер Вильсона и искровых камер, разработал несколько типов пузырьковых камер для экспериментов в области высоких энергий и сам экспериментировал на них.

Пузырьковая камера очень быстро стала поразительным средством для открытия танца субатомных частиц. В камере Вильсона частицы формировали пузырьки жидкости в окружающем газе, а в пузырьковой камере они формировали пузырьки газа в жидкости. И образы пузырьковых следов – спиралей в магнитном поле, которые дробятся при распаде частиц, производя «потомство», будто родители, передающие свои гены, стали удивительными произведениями искусства и открытием невероятных истин для тех, кто научился эти следы расшифровывать.

К протону и нейтрону вскоре присоединились частицы, которые во многом казались более тяжелыми их версиями, но со свойствами, благодаря которым их назвали «странными частицами». Некоторые являются более странными, чем другие. Еще были частицы, не имеющие того особого характера, который позволил бы называть их «странными», но они были своеобразными, они волновали и дразнили ученых. Им стали давать имена, используя греческие буквы и обозначения этих букв в греческом языке. Так, например, появились лямбда (Λ), омега (Ω), сигма (Σ), дельта (Δ) и другие. Когда греческого алфавита не стало хватать, перешли на латинский.

По мере появления все большего количества частиц постепенно у некоторых из них начали выделять общие черты – значит, все они не являются независимыми, а принадлежат к нескольким семьям. Происходящее напоминало то, что произошло с элементами атома в предыдущем столетии. Менделеев обратил внимание на регулярность среди элементов, на основании чего построил свою периодическую систему элементов. В дальнейшем было найдено объяснение этой периодичности: атомы состоят из нескольких общих составляющих, электроны вращаются вокруг ядра из протонов и нейтронов. Доказательство того, что атомы на самом деле состоят из более мелких частей, впервые было получено Джозефом Джоном Томсоном, когда он высвободил из них электроны, о чем мы рассказывали выше, а потом Эрнестом Резерфордом, открывшим существование атомного ядра. Все шло подобным образом и с множеством других частиц, которые живут очень недолго, в духе «атомного дела», хотя имелись отличия в деталях.

Открыв ядро атома, Резерфорд негативно отзывался о перспективах ядерной энергетики: «Каждый, кто надеется, что преобразования атомных ядер станут источником энергии, исповедует вздор». Также он открыл альфа– и бета-лучи и установил их природу, разработал теорию радиоактивности, осуществил первую искусственную ядерную реакцию и именно он предсказал существование нейтрона. Правда, Нобелевскую премию Резерфорд получил по химии – за исследования в области распада элементов в химии радиоактивных веществ.

Резерфорд был ярким представителем английской экспериментальной школы в физике, для которой характерно стремление разобраться в сути физического явления и проверить, может ли оно быть объяснено существующими теориями. Этим английская школа отличается от немецкой школы экспериментаторов, которая исходит из существующих теорий и стремится проверить их опытом. Резерфорд мало пользовался формулами и мало прибегал к математике, но был гениальным экспериментатором. Важным качеством Резерфорда как экспериментатора была его наблюдательность, что отмечали многие коллеги. Резерфорд понял, что у атома имеется некий твердый центр, после того как наблюдал за альфа-частицами, ударяющими атомы. Иногда они отскакивали от атомов так сильно, будто ударили по какому-то твердому предмету внутри. Это и было атомное ядро. Подобное произошло и много лет спустя, но в более грандиозных масштабах, когда открылось, что протон, нейтрон и их многочисленные родственники не являются основными зернами материи, а сделаны из еще более мелких частиц под названием кварки.