Ирина Радунская - Кванты и музы

Но если при реакции частица разлетается на несколько осколков и среди них есть такие, которые не меньше исходной, то эти последние, пожалуй, можно условно считать элементарными. Такой подход вполне законен.

Например, при распаде протона получается нейтрон и ещё две частицы, при распаде нейтрона — протон и две другие частицы. Массы протона и нейтрона очень близки, значит, эти частицы элементарны, они, по существу, не распадаются, а превращаются друг в друга.

Откуда же берутся новые частицы, рождающиеся при этих превращениях? Ещё недавно ответ показался бы крамольным: они возникают из энергии, которой обладала элементарная частица до превращения. Если превращение происходит внутри ядра — это её доля внутриядерной энергии. Если частица свободна, то это её кинетическая энергия.

Мы постоянно становимся свидетелями того, как энергия — ядерная, электромагнитная, механическая — в соответствии с предсказанием Эйнштейна трансформируется в частицы. Мы можем наблюдать, как частица и античастица исчезают, породив кванты энергии электромагнитного поля.

Мы уже не сомневаемся в том, что энергия обладает инерцией и испытывает действие поля тяготения, что энергия материальна, то есть существует независимо от нашего сознания.

Возникает вопрос: не является ли то, что мы называем энергией, равноправной формой материи, проявляющей себя в соответствии с ещё неизвестными законами то как поля, то как частицы? Не правы ли Эйнштейн и де Бройль, считавшие волны и частицы единой сущностью?

Как же преодолеть ограниченность теории, которая пока не в силах разобраться в завидном многообразии элементарных частиц? Как решить конфликт между теорией и практикой?

Каков механизм неисчерпаемости электрона и других частиц? Что представляет собою атомное ядро? Капля ли это какой-то особой невиданной жидкости, жидкости, возможно, сверхтекучей, сходной по своим свойствам с очень охлаждённым жидким гелием?.. Сгусток ли это особых ядерных сил?

Бор верил в капельную теорию строения ядра атома, Боголюбов придерживается сверхтекучей модели ядра…

Вплоть до недавней кончины продолжал свои попытки построить единую теорию элементарных частиц творец квантовой механики Гейзенберг, пришедший к мысли о том, что пространство и время, возможно, не образуют непрерывного многообразия. Он рассматривал модель мира, в котором существует минимальное пространственное расстояние — квант длины, который много меньше всех встречавшихся ранее расстояний. Гейзенберг считал, что на расстояниях, меньших этой длины, невозможны никакие, даже мысленные эксперименты.

Физики не ждут ничего нового от этой теории. По их мнению, поиски Гейзенберга лежат слишком близко от района, уже обследованного учёными.

Делаются попытки, связанные с квантованием времени, с отказом от применения теории относительности к событиям малых масштабов. Учёные пробуют построить новую теорию, основанную на том, что в крайне малых масштабах, которые пока ещё не поддаются измерению, время течёт скачками. Не непрерывно, как это получается при отсчёте обычными, пусть самыми точными, даже атомными часами, а изменяется маленькими порциями. Трудно пока говорить, действительно ли это скачки времени или принципиально необходимые скачки любого часового механизма. Мысль учёных легко понять, взглянув на обычные часы: секундная стрелка движется скачками, а другие перемещаются практически непрерывно.

Квантование времени, расстояния и многие другие теории — это, как говорится, проба пера. Пока ещё не ясно, какая из попыток приведёт к истине.

Учёные уже в XX веке привыкли к тому, что самые плодотворные, самые гениальные идеи, которые принесли в науку революцию, рождались чаще всего не из планомерного развития какого-то направления. Они возникали бурно, дискуссионно, не вязались с привычной логикой вещей, перескакивали через неё, казались поначалу неправдоподобными…

Поэтому, сталкиваясь с новым мнением, учёные наших дней прежде всего стараются понять: насколько близок район новых раскопок от уже разрытых другими учёными «курганов»?

Правда, история науки знает удивительные случаи, когда открытие было обнаружено буквально «под носом». Современный английский археолог Луис С.В. Лики искал череп самого древнего человека. И нашёл его возле…

«Случилось это, когда я обходил ущелье с геологом Раймондом Пиккерингом, который составил для нас подробную карту ущелья. Однажды после обеда мы с Реем вышли из маленького бокового ущелья в полутора километрах от нашего лагеря и взобрались на холмик, чтобы поглядеть на основной раскоп.

Вдруг что-то показалось мне странным. Я сказал Рею, что с холмика я вижу обнажения слоя, которых раньше не замечал.

В этот день идти туда было уже поздно. Всю ночь я размышлял, как же мы могли пропустить это место, работая от него на расстоянии брошенного камня? Единственным объяснением могла быть только закрывающая обнажение растительность.

Рано утром я взял с собой Рея и своего младшего сына Филиппа, и мы начали продираться сквозь кусты. На верхушке склона у меня появилось чувство, что сейчас мы увидим что-то важное. Карабкаясь вниз, я, смеясь, сказал Рею:

— Вот здесь-то мы и найдём череп.

Не успел я окончить фразу, как мой взгляд случайно упал на несколько обломков костей в маленьком разрытом овражке. Череп!

Это действительно был череп — человеческий череп. Наконец мы нашли то, что наши бесчисленные предшественники искали больше столетия».

Так Луис Лики пишет о замечательном открытии — своей драгоценной находке, которую он обнаружил близ ущелья Олдовай, где вёл систематические раскопки в течение тридцати лет…

Неизвестно, прячется ли тайна элементарных частиц где-то далеко, за пределами района современных поисков… Или она подстерегает учёных рядом, где они ищут уже много лет…

Прошли десятилетия с тех пор, как В.И. Ленин сказал провидческую фразу: «Электрон так же неисчерпаем, как и атом». Сомнений не осталось — да, электрон, элементарные частицы не элементарны! Каковы доказательства этой дерзкой мысли?

Одно из самых убедительных — то, что при столкновении двух частиц возникают новые. Опыты по рассеянию ускоренных частиц показали: каждый протон и нейтрон подобно атому имеют своё маленькое ядро, окружённое «атмосферой» из элементарных частиц другого типа — мезонов.

Физики фактически повторяли опыты Резерфорда, но совершенно иными инструментами. У Резерфорда были снаряды малой мощности (альфа-частицы), и он проник лишь в атом. Новые, более мощные «снаряды» (протоны больших энергий) помогли физикам проникнуть ещё дальше — в глубь ядра. И в том, и в другом случае «снаряды» рассеивались сильнее, чем если бы мишень была однородным, сплошным телом. Одинаковым был и вывод: масса мишени (протона и нейтрона) не размазана по её объёму, а сосредоточена вблизи её центра в чрезвычайно малом объёме, как масса атома в его ядре.