Даниил Данин - Неизбежность странного мира

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.

2·10 -6секунды — собственное время жизни мезонов. Физики ухитрились его измерить непосредственно с помощью все тех же туманных фотографий. Экспериментаторы проследили, как останавливается очень медленный мезон и, потом распадается с опусканием быстрого электрона и нейтрино, которым он завещает свою энергию-массу. Две миллионных секунды —» это время жизни мезона по «мезонным часам».

Когда летит чудовищно быстрый мезон, на земных лабораторных часах успевает за одну миллионную «мезонной секунды» пройти 10, 20, 30 или еще больше миллионных долей секунды земной! А мы измеряем скорость мезона в земных километрах и земных секундах. Оттого-то, родившись в стратосфере, мезон, несмотря на краткость своей жизни, умудряется пролететь не полкилометра, а в 10, 20, 30 раз большее расстояние — 5 земных километров, 10, 15… И туманные камеры гостеприимно встречают его даже на дне воздушного океана — на уровне моря. И уж тем более на уровне арагацких вершин, откуда ближе до неба на целых три километра.

Хидэки Юкава мог радоваться: все его предсказания сбылись. Какое торжество теоретического предвидения! И все было бы в самом деле хорошо, ясно и просто, если бы… Если бы мезоны, открытые Андерсоном, действительно были бы мезонами, предсказанными Юкавой. Но замысловаты пути исследования невидимого и неслышного.

…Вот из какого далекого далека начнет, вероятно, старожил Арагаца свой рассказ о неоновой рекламе над Кара-гелем. Любопытствующий турист, пожалуй, потеряет терпение.

— Знаете, старые легенды о потонувших красавицах, честное слово, были короче и понятней.

(Думаю, он остережется добавить: «и интересней».) А старожил усмехнется:

— Я предупреждал: это целая история.

И, может быть, потому, что усмешка выйдет у него не очень уж радостная, недоумевающий турист все-таки попросит продолжать, но только с обычной туристской нетерпеливостью заранее осведомится:

— Так в честь какого мезона горит у вас этот неон — в честь открытого Андерсоном или в честь предсказанного Юкавой?

— Ни то и ни другое. Эта надпись сделана в честь надежд и упорства. Дело было так…

— В общих чертах, конечно? — вежливо намекнет турист.

— Не бойтесь, в самых общих.

Теперь представьте себе, как в начале сороковых годов выглядел, по мнению физиков, мир элементарных частиц. Его население увеличилось еще на пару близнецов, очень напоминавших электрон-позитрон: это были два мезона — положительный и отрицательный.

Все физики безоговорочно признавали, что найдены именно ядерные кванты Юкавы. А ведь только этих квантов и недоставало «для полноты картины» — для объяснения взаимодействия частиц в атомных ядрах. Снова стало казаться, что все обитатели микромира уже открыты и нет особых причин ожидать появления каких-нибудь новых гостей.

Конечно, не стоит думать, будто то была железная уверенность. Нет, никто не взялся бы доказывать это во всеуслышание. Еще не существовало, как, впрочем, и сегодня еще не существует, общей теории элементарных частиц. Не было и пока еще нет такой теории, которая могла бы заранее обнадежить экспериментаторов в их исканиях или, наоборот, «могла бы предупредить их: «Не тратьте силы попусту, никаких новых частиц в запасе у природы нет!» [5] Единственное надежное предсказание, сделанное теорией еще в конце 20-х годов и остающееся в силе сегодня, — это неизбежность существования для каждой частицы как бы зеркального ее двойника — античастицы. У этого предсказания — его сделал замечательный английский теоретик Поль Дирак — было внешне очень простое происхождение: эйнштейновская формула для энергии-массы частицы содержала квадратный корень, а у квадратного корня всегда два знака: «+» и «—». Значит, каждому значению массы частиц должны соответствовать не одна, а две «противоположные» частицы. Дирак не сразу поверил в свое предсказание. Академик Тамм, часто встречавшийся в ту пору с Дираком, рассказывал, как вечно молчаливый англичанин был тогда озадачен своим прогнозом — он даже становился словоохотливым, когда говорил На эту тему. А в работах самого Дирака можно прочесть, что сначала он полагал, будто положительно заряженный протон и есть античастица электрона! У него только вызывало недоумение громадное различие в массах обеих частиц. Каким непостижимым кажется это заблуждение сегодня! В пору было хоть отказаться от собственного предвидения! Однако Дирак этого не сделал. И через несколько лет, в 1932 году, оно было впервые подтверждено открытием настоящего антиэлектрона — положительной частицы позитрона.

И вдруг случилось так, что захватывающее душу предчувствие небывалых перспектив — предчувствие, способное вдохновить ученых на многолетний подвиг труда и терпения, — охватило целую группу наших физиков-космиков во главе с талантливыми братьями Алихановым и Алиханяном.

У них уже были за плечами долгие годы работы в знаменитом Ленинградском физико-техническом институте академика Иоффе, где начали свой путь десятки известнейших наших исследователей: Александров, Арцимович, Капица, Кикоин, Курдюмов, Семенов, Скобельцын, Харитон, Шальников… (У этого перечня нет конца!)

Нельзя не вспомнить, что к этой когорте принадлежал и безвременно ушедший от нас на пятьдесят восьмом году жизни академик Игорь Васильевич Курчатов (1902–1960). Когда на предыдущих страницах в разговоре о «подробностях науки» шла речь о нейтронных опытах Энрико Ферми, можно было там же рассказать, как в ту же пору, в 1934 году, взялся за нейтронную бомбардировку атомных ядер и молодой ленинградский физик Игорь Курчатов. Я не сделал этого только потому, что попытка передать здесь суть его научных исканий увела бы нас в дебри ядерной физики. Но к слову уж хочется сказать, что с тех пор нейтроны и атомное ядро стали его пожизненной научной страстью. И не случайно в те же сороковые годы, к которым относится этот «мезонный рассказ», Игорь Васильевич Курчатов сделался главою наших атомников — великим организатором нашей атомной науки и атомной индустрии. Со временем его жизнь и деятельность станут темой волнующего повествования о суровых путях, надеждах и свершениях атомного века…