Айзек Азимов - На суше и на море [1969]

— Открыли?

— Ну, может быть, так еще рано говорить. Дело не в открытии, как таковом, а в модели элементарной частицы, как мы ее себе можем представить.

— Значит, вы хотите представить себе не только модели атома, но и частичек, из которых он состоит?

— Вот именно. Вы сразу меня поняли.

Лейтенант оживился. Коптилка освещала часть его лица и один ус. Говорил он тихим голосом, размеренно, терпеливо.

— Вы сказали о модели атома, — начал он. — В девятнадцатом веке атом считали неделимым. Кстати, древнегреческое слово «атом» значит «неделимый». Наш двадцатый век ознаменовался разгадкой строения атома.

И лейтенант напомнил мне о Нильсе Боре, о его планетарной модели атома с вращающимися электронами вокруг центрального ядра. Он сказал об условности этого сходства, поскольку в действительности все не так просто, и подчеркнул, что центральное ядро обладает значительно большей массой, чем электрон. Удерживается электронная оболочка вокруг ядра благодаря взаимодействию электрических зарядов. Ядро заряжено положительно, электроны — отрицательно.

— Наука не может остановиться, скажем, на электроне, как конечной стадии познания.

— Конечно. Так считал Ленин.

— Все было ясно. Есть протоны, электроны., обнаруживаются нейтроны. Но вот беда: стали появляться непрошеные частицы, для модели атома вовсе ненужные. Их уже шесть штук!.. Куда их девать? Они отличаются от протонов и электронов своей неустойчивостью, коротким сроком жизни. Физиком Дираком были предсказаны, а потом экспериментально получены электроны с положительным электрическим зарядом — позитроны. Электрон и позитрон при соприкосновении исчезали, аннигилировали, выделяя энергию, согласно формуле Эйнштейна Е=МС 2.

— Разве может исчезать материя?

— Конечно нет! — воскликнул лейтенант. — Это противоречило бы материалистическому мировоззрению. Речь идет о внутренних структурных изменениях, а не об исчезновении вещества.

— Что же остается на месте аннигилированных частиц?

— Для этого вам нужно понять МОДЕЛЬ МИКРОЧАСТИЦЫ. Я представляю ее себе в виде двух кольцевых орбит, по которым движутся некоторые материальные носители электрических зарядов. На одном кольце все они имеют положительный знак, на другом — отрицательный.

Говоря это, лейтенант вынул из кармана ободок артиллерийского снаряда, потом снял с пальца старомодное обручальное кольцо и положил его внутрь снарядного ободка. Затем он отщипнул от оставшихся после ужина кусочков хлеба мякиш и раскатал несколько белых и черных шариков. Белые он равномерно насадил на внешнее кольцо, а черные (на один меньше) — на внутреннее.

— Представим себе, что это носители электрических зарядов, — с улыбкой указал он на шарики. — Они вращаются со скоростями, близкими к световым. И по всем законам должны в таком случае ИЗЛУЧАТЬ ЭНЕРГИЮ.

— Но элементарные частицы не излучают, — осторожно заметил я.

— Конечно, — согласился лейтенант. — А почему? Да потому, видимо, что внешние и внутренние электрические заряды, вращаясь в одном направлении, но с разными скоростями, ПОЛНОСТЬЮ ВЗАИМНО КОМПЕНСИРУЮТ ДРУГ ДРУГА. Волна излучения каждой системы накладывается одна на другую так, чтобы горб одной точно приходился на впадину другой. В результате никакого излучения.

— Но ведь должно быть очень точное совпадение количества зарядов, скоростей вращения.

— Вот именно, — обрадовался лейтенант. — Это можно точно подсчитать и определить, в КАКИХ СОСТОЯНИЯХ МОГУТ СУЩЕСТВОВАТЬ МИКРОЧАСТИЦЫ.

— Любопытно!

— Естественно, что природные структуры сохранились только в своих устойчивых состояниях. Этих состоянии ограниченное число. Оказалось возможным расположить их рядами, как в таблице Менделеева.

— Это что же? Таблица элементарных частиц?

— Не совсем так. Но периодическая система — это точно.

Я улыбнулся, услышав от физика военное словечко «точно».

— Да, точно, — повторил молодой ученый. — Я употребляю это слово как математическое. В каждом ряду расположатся вот такие кольца с неизменным суммарным числом белых и черных шариков, то есть электрических зарядов. Понимаете? Но диаметры колец не всегда одни и те же, они могут меняться. А разность электрических зарядов на внешнем и внутреннем кольце всегда одинакова. Она равна одному заряду независимо от их общего числа. Потому мы и знаем элементарные частицы, массы которых отличаются в тысячи раз, а электрический заряд одинаков. Скажем, протон и электрон. Впрочем, я не точен. Могут быть случаи, когда число электрических зарядов на внешнем и внутреннем кольце равно между собой. Тогда система нейтральна.

— Нейтрон? — догадался я.

— Да, нейтрон. Еще недавно казалось непонятным, почему такая же, как протон, частица не имеет электрического заряда. Теперь это можно объяснить. В каждом ряду есть наиболее выгодное и устойчивое состояние микрочастицы. В таком виде она скорее всего может существовать даже отдельно от других частиц. Это невозможно для других ее состояний, для неустойчивых. В первом ряду самой такой устойчивой системы является ПРОТОН.

— Но кроме протона возможны и другие частицы в этом ряду?

— Не частицы, а СОСТОЯНИЯ ОДНОЙ И ТОЙ ЖЕ ЧАСТИЦЫ. Все дело в том, что ЧАСТИЧКА-ТО ОДНА! Она лишь может быть в разных состояниях, переходя в известных условиях из одного в другое.

— Как же возможен переход из одного неизлучающего состояния в другое? Ведь в промежутках будет излучение?

— С вами приятно говорить, товарищ военинженер. Вероятно, носители электрических зарядов на орбите в известных условиях сливаются в кольцо. Как известно, кольцевой электрический ток не излучает. В таком состоянии микрочастица, не теряя энергии, может менять свои размеры, даже делиться, чтобы в новом виде снова превратиться в состояние, когда на орбите возникнут как бы материальные узлы, носители электрических зарядов.

— Как же вы докажете, что это так?

— Дело в том, что эта модель дает возможность вычислить характеристики микрочастицы, ее массу, электрический заряд, магнитный момент и механический (жироскопический) момент, вызванный вращением носителей зарядов. Потом все это можно сравнить с результатами эксперимента.

— И что же?

— Совпадение полное! Например: теоретически протон должен обладать массой 1836,171.— Лейтенант написал эту цифру на необструганной доске стола. — А опыт дает от 1836,05 до 1836,18. Электрический заряд, вернее, его квадрат по теории будет 7,29717 10 -3. Опыт дает от 7, 29716-10 -3до 7,29724-10 -3. Наконец, величина механического момента, так называемого «спина» в обоих случаях точно 0,5. А если взять электронный ряд (это третий ряд по моей таблице), то там совпадение чисел просто полное.