Охотники за частицами
Шрифт:
Однако нашлись частицы, которые вызвали немалый переполох в этом установившемся порядке. И конечно же, «странные ка-мезоны». Переполох начался чуть ли не с первых месяцев после их открытия.
Судите сами. Из одной лаборатории сообщают: «Сегодня, прожив примерно стомиллионную долю секунды, умер уважаемый ка-плюс-мезон. У него остались двое наследников — пи-плюс и пи-нуль-мезоны. Переданное им энергетическое наследство оценивается приблизительно в двести пятьдесят миллионов электрон-вольт».
Другая запись: «Скончался ка-плюс-мезон. У него три наследника — два пи-плюса и один пи-минус. Оставленное
Сличили физики записи. Какой верить? «Обеим», — подсказал доброжелательный советчик. Физики возмутились: «Как это — обеим?» Не может такая частица, как ка-мезон, распадаться на два или на три пи-мезона! Либо — либо. И никаких разговоров на эту тему быть не может. Это две совершенно разные частицы.
А чтобы никто никогда их не смешивал, даже нарекли по-разному. Одну — тета-мезоном, другую — тау-мезоном. Нарекли, разобщили, а сами поеживаются: массы у обеих частиц совершенно одинаковые. Не бывало до сих пор случая, чтобы частицы с одной и той же массой имели столь разные свойства!
…Когда-то, еще на заре квантовой механики, было замечено, что свои «облака вероятности» электроны в атоме строят по-разному. Иной атом донельзя доволен — рассматривает себя в зеркале так и этак, и все похож. А другой от природы малость перекошен — и в зеркале этот перекос с правой на левую сторону съехал. «Ну, погоди», — сказал один атом другому и плюнул… фотоном. И стал красив — на загляденье!
Конечно, это шутка. Но в ней есть доля правды. Представьте себе на минуту человека с идеально симметричным лицом — даже Аполлон позавидовал бы ему. Поставьте его перед зеркалом и переводите взгляд то на его лицо, то на изображение в зеркале. Ни малейшего отличия вы не заметите.
Можете даже развлечься. За спиной «сверхаполлона» установите второе зеркало, и как в парикмахерской увидите ряд все уменьшающихся изображений «зеркала в зеркале».
А теперь станьте перед зеркалом сами. Почти наверняка вы не только не «сверхаполлон», но даже и не Аполлон. Причин тому может быть много. И одной из них, возможно, будет та, что кончик вашего носа немножко скошен в сторону. Если же вы настолько уверены в собственной неотразимости, что не допускаете даже мысли о скошенном носе, то тогда лучше всего на одной щеке нарисовать небольшое пятнышко.
Нарисовали вы его, скажем, на правой щеке — в зеркале оно очутилось на левой, а «в зеркале в зеркале» — снова на правой. И так до бесконечности. Нечетное число отражений в зеркалах все время будет переносить пятно на другую щеку.
Физик скажет, что ваше лицо нечетно: нечетное число отражений меняет его вид. Лицо же «сверхаполлона» он, в противоположность вашему, назовет четным: сколько бы его ни отражать, оно не изменит своего вида.
Если вы здраво смотрите на несовершенства собственного носа, то немедленно получаете в союзники фотон. Его «физиономия», то есть облако вероятности, явно несимметрично. Потому-то и смог атом сыграть фокус в нашей шутке: избавился от нечетного фотона и стал четным.
И вообще, в разговоре о четностях справедливо известное старинное правило: минус на минус дает плюс. Если частица распалась на две нечетные частицы, то она четная, плюсовая; если на три: минус на минус, на минус,
Пи-мезон оказался нечетной частицей. Из-за этого-то и разгорелся сыр-бор. Допустить, что ка-мезон, распадаясь и на два, и на три пи-мезона, может быть одновременно четным и нечетным! Да это же означает, что у природы кривое зеркало: правое отличается от левого! Вот что заставляло физиков упорствовать в признании «единого и неделимого» ка-мезона.
…Вы никогда не задумывались над тем, почему наиболее выдающиеся открытия в большинстве своем делаются весьма молодыми людьми? Эварист Галуа создал основы современной алгебры, когда ему не было и двадцати лет; Френель и Юнг разработали волновую теорию света еще до тридцати лет; столь же молоды были Альберт Эйнштейн, в двадцать шесть лет создавший теорию относительности, Гейзенберг и Дирак, заложившие основы квантовой механики! А ведь двадцатилетний ум еще далек от той зрелости, которая приходит лишь к тридцати — сорока годам.
Но у двадцатилетних умов есть одно важное преимущество перед зрелостью: свежий, не замутненный многолетней работой (а в ней всегда немало рутины) взгляд на вещи. Пусть не хватает широты, зато в избытке дерзость! Самое невероятное пленяет ум. И чем вернее ход мысли подтверждает возможность невероятного, тем с большей храбростью идет молодой ученый вперед. Он с легкостью неведения ломает догмы, к которым привыкли его современники. Новые представления не умещаются в тесных рамках!
Так бывает не каждый день. Но так случилось на этот раз. Основы физики были потрясены двумя молодыми китайцами, работающими в США, — Ли Цзун-дао и Янг Чжэнь-нином. Это произошло в 1956 году.
В самом деле, почему бы не допустить, что у природы кривое зеркало, что левое отличается от правого? Не доказывать с пеной у рта, что это не так, а спокойно поговорить. И еще лучше — попытаться проверить. Очень «странные» они, эти слабые взаимодействия!
Но проверить уже не на тау- и тета-мезонах. Они мало подходят для этой цели: живут чуть ли не миллиардные доли секунды, да и попадаются не так уж часто. Лучше взять какое-нибудь другое, не такое быстрое, но зато хорошо изученное явление, виновником которого являются слабые взаимодействия.
Например, бета-распад, тот самый распад, когда из ядер летят электроны.
Но неужели никто никогда не замечал в нем такой «странности», как нарушение четности? «Представьте себе, нет, — отвечали молодые физики. — Не замечали, потому что не искали. Это явление тонкое, в глаза оно не бросается. Рекомендуем поискать».
А в чем оно должно проявиться? Ли и Янг посчитали и ответили так. Если сложить все спины протонов и нейтронов в ядре, то получится суммарный спин. Наподобие того, как атомные магнитики, складываясь в намагниченном куске железа, образуют большой магнит. Так вот, при бета-распаде в том направлении, куда указывает спин ядра (а попросту, куда направлена «ось вращения» ядра), должно вылетать меньше электронов, чем в противоположном направлении.