Даниил Данин - Неизбежность странного мира

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.

Дабы отличить друг от друга два типа частиц промежуточной массы, старые мезоны Андерсона были названы мю-мезонами , а новые мезоны Пауэлла — пи-мезонами . Или проще — мюонами и пионами.

Прояснилось, что эти пи-мезоны рождаются в высоких слоях атмосферы, когда ее бомбардируют космические протоны. Прокоротав свою быстротечную жизнь, они распадаются на мю-мезоны и нейтрино. А затем мю-мезоны, в свою очередь, исчезают, рождая электроны и все те же спасительные для законов сохранения импульса, энергии, заряда симпатичные и неуловимые нейтрино. А электроны и нейтрино существуют уже бессрочно — самопроизвольный распад на какие-то новые частицы им не грозит. Во всяком случае, сегодня физики в этом совершенно уверены.

У экспериментаторов на Арагаце создалось «личное отношение» к пи-мезонам, окрашенное в недобрые тона. Они увидели в этих частицах существенных виновников варитронных миражей на спектральной кривой.

— Тогда никому еще не были известны свойства таких частиц. И прежде всего — их ядерная активность. А ведь это они, кроме всего прочего, могли создавать обманные видения холмиков и холмов… Вот счетчики сообщили нам, что некая частица остановилась в пятом слое свинцового пирога. Внося всяческие поправки, чтобы оборониться от любых подвохов, мы составляли суждение об ее энергии. Оно выглядело вполне надежным. Но представьте, что это был пи-мезон! Теперь-то ясно: он мог остановиться вовсе не потому, что постепенно иссякли его ресурсы на полет через вещество — на ионизацию встречных атомов. Он мог внезапно затормозиться и застрять из-за взаимодействия с каким-нибудь атомным ядром. Ушедшая на такое взаимодействие часть энергии его движения могла остаться нам неизвестной. Вычисление массы прилетевшей частицы становилось непредвиденно ошибочным. Из-за своей ядерной активности эти проклятые пи-мезоны способны были притворяться частицами любых масс!

Так вспоминают недавнее прошлое на Арагаце. И в этом объяснении варитронного нашествия частиц, породившего бурю в атомной физике и в человеческих сердцах, есть одна действительно драматическая черта.

Казалось бы, арагацкие экспериментаторы первыми, несмотря на ограниченные возможности их начальной установки, заметили и наблюдали новое явление природы — существование в микромире прежде неведомых обитателей. Казалось бы, именно они могли удостоиться высокой чести и радости быть первооткрывателями новых мезонов. Но, стоя на пороге этого выдающегося открытия, они не смогли первыми ступить за порог: порожденные пи-мезонами миражи помешали им открыть само семейство пи-мезонов.

А к тому времени, когда на очищенной от «духов» спектральной кривой они увидели совершенно надежный холм над значениями массы около 300, дело было уже сделано другими методами в других лабораториях: этот холм подтвердил уже состоявшееся открытие. Он только еще раз позволил арагацким физикам укрепиться в мысли, что первое указание на существование новых мезонов все-таки в свое время получили они.

…Старожил приостановится и взглянет на любопытствующего туриста:

— Как видите, длинноватая легенда. И не только об утонувших красавицах-варитронах.

— Да, все это интересно, — скажет турист, — но вы забыли о двух других холмах, над массами 500 и 1 000… Доскажете?

— На это и впрямь нужно два слова. Однако мне хотелось досказать и еще кое-что.

От воздушных замков развалин не остается. Но есть громадная разница между праздными вымыслами бездельных мечтателей и отважной работой воображения ищущих ученых. Оттого и громадна эта разница, что там — праздные вымыслы, а здесь — искания и работа.

В среде физиков можно услышать резко противоречивые мнения о варитронной истории. Можно услышать полное отрицание какого бы то ни было успеха Арагацкой лаборатории в поисках новых частиц. И можно встретить полное признание ее пионерских заслуг в этой, еще не оконченной эпопее открытия все новых мезонов.

— Слово «варитроны» вы не найдете в энциклопедии, — скажут вам те, кто настроен безоговорочно «против». — О варитронах уже не будут рассказывать университетские курсы физики, как молчат они о гипотетических неземных элементах небулии и коронии, еще не так давно волновавших умы ученых, как молчат они обо всем, что не состоялось в науке. Все холмы и холмики на арагацкой спектральной кривой были сплошным миражем — экспериментальной ошибкой — и больше ничем… И потому нельзя утверждать, что на Арагаце физики впервые указали на существование новых частиц.