Охотники за частицами
Шрифт:
С этого все и началось. Распался пи-плюс на мю-плюс и нейтрино. Стали считать мюонные заряды. Слева — нуль, справа +1. И нейтрино потребовалось приписать –1, чтобы все было в порядке (справа и слева по нулю).
А затем обратились ко второму распаду: мю-мезона на электрон и нейтрино. У мю-мезона спин — половинка, значит, и у его наследников в сумме должно быть то же. У электрона и у нейтрино — тоже по половинке. Как ни складывай две половинки, одной из них не получишь. Пришлось, как мы уже рассказывали, к ним в компанию добавить еще антинейтрино. Теперь все стало на место.
Стало?
«Нет, арифметика правильна», — заключил советский физик Моисей Александрович Марков.
Просто те нейтрино, что появляются вместе с мю-мезоном при распаде пи-мезона и вместе с электроном при распаде мю-мезона, — эти нейтрино разные! Просто? Ох, какой не простой вывод были вынуждены сделать физики!
Тогда так: «мюонное» нейтрино имеет тот же мюонный заряд, что и его партнер мю-мезон (то есть ±1), а «электронное», — что и электрон (0). Первое обозначим «своей» буквой , но со значком . Вот так: . А второе — e. И назовем: — нейтрино 2 и e — нейтрино 1. Под такими обозначениями они и выступают в нашей таблице переписи сверхмалых частиц.
В результате можно свести концы с концами. Пи-мезон распадается так:
+ -> + + или – -> – + –
(черточка над буквой обозначает античастицу, в данном случае — антинейтрино). А мю-мезон распадается уже на «смесь» нейтрино:
+ -> e+ + e + – или – -> e– + e– + .
Честь спасена, но каким, казалось бы, неуклюжим маневром! «Не торопитесь наклеивать ярлыки, — такой ответ получили скептики, — давайте сначала проверим. Отказаться от ошибки никогда не поздно».
Проверка была произведена летом 1962 года. Сильному пучку пи-мезонов была предоставлена возможность распадаться на мю-мезоны, а тем — на нейтрино. После этого нейтрино, невидимые и неуловимые, начали свободный поиск жертв в среде протонов и нейтронов, наподобие того, что было в опыте Рейнса и Коуэна. Если бы «мюонное» и «электронное» нейтрино были одинаковыми, то при столкновении их с протонами и нейтронами должны были бы «обратно» рождаться как электроны, так и мю-мезоны.
События, что ни говори, редкие. Потому и опыт шел многие недели. Уже обработаны тысячи фотопленок. И физики убеждаются, что рождаются только мю-мезоны! Электронов нет и в помине!
«Ну, что — неуклюжий маневр?» — было заявлено еще раз посрамленным скептикам. «Да мы-то что! — отмахнулись слабо скептики. — Вы лучше смотрите, какие занятные выводы следуют из существования двух нейтрино!» И пророки и скептики как ни в чем не бывало сдвинули головы в тесный круг. И увлекательнейшая охота продолжилась.
А тем временем нейтрино заинтересовались охотники за «сверхбольшим», исследователи бескрайних звездных миров — астрофизики.
Спасибо фотонам: они уже о многом поведали, путешествуя по просторам Вселенной. Астрономы узнали о далеких звездных мирах в недрах гигантских туманностей, увидели сталкивающиеся галактики, взрывающиеся звезды, чудовищные облака космической пыли и газов. Луч света помог проникнуть в недра звезд, нащупать в них величайший в природе источник света и тепла — термоядерные реакции. Спасибо фотону — славно он поработал!
Такие слова, правда, чаще говорят, провожая на пенсию какого-нибудь заслуженного деятеля. Фотон еще во цвете лет, до пенсии ему еще работать и работать! Но работать все труднее: все большие требования предъявляют к нему ученые.
А фотон уже со всеми требованиями не справляется. Задают ему вопрос: расскажи, что творится в самых глубоких недрах звезды? А он: не знаю, не был; я, собственно, побывал лишь ближе к краю. А из центра звезды мне бы и не выбраться: слишком тяжелый путь, слишком много на нем препятствий, чудовищно плотно сжато там вещество.
Ученые не отстают: расскажи тогда, какие они — антимиры, где они, что ты там видел? А фотон: не знаю, не видел, для меня все миры одинаковы, что ваш, что какой другой! И он прав: что в мире, что в антимире — фотоны одинаковы. У них ведь нет отличающихся античастиц.
Идет уже сегодня к фотону помощник. Юркий, неуловимый, через любые препятствия проникнет — нейтрино. Тучами рождаются нейтрино и антинейтрино в глубочайших недрах звезд, без труда вырываются оттуда в межзвездное пространство. Они и должны поведать нам о своем родном доме.
Миры шлют во все стороны густые стаи нейтрино. А антимиры — не менее обильные косяки антинейтрино. Но эти частицы уже различаются. Они и поведают нам, где и какие есть антимиры, как там позитроны крутятся вокруг ядер, составленных из антипротонов и антинейтронов, как там антиатомы и антимолекулы собираются в антиживотных и, может быть, даже антилюдей.
Нейтрино становится зондом Вселенной! Так, согласно старинной поговорке, сходятся сверхвеликое и сверхмалое!
И еще об одном из чудес Вселенной может поведать нейтрино — о нейтронных звездах, о пятом состоянии вещества, как его назвал Лев Давидович Ландау.
Но расскажем об этом по порядку. В конце тридцатых годов крупный немецкий физик Ганс Бете заинтересовался стариннейшим вопросом. Уже много тысяч лет младенцы всего мира задают своим родителям один и тот же «младенчески невинный» вопрос: «А почему светит Солнце?»