Беседы об атомном ядре

Появление газеров в лабораториях откроет новые горизонты перед исследователями атомных ядер. Обычные лазеры стимулировали развитие новой области науки, так называемой нелинейной оптики. Были открыты новые явления при взаимодействии лазерного света со средой. Мощные лазерные пучки, проходя через вещество, преобразовывают его и тем самым изменяют условия взаимодействия фотонов с атомами и молекулами.

По-видимому, газеры приведут к созданию аналогичного научного направления — нелинейной ядерной физики, которая будет изучать ядерные процессы, происходящие под действием мощного потока совершенно одинаковых гамма-квантов.

Не раз и не два случалось так, что физики находили в естественных условиях — в космосе — то, чего поначалу не могли создать или найти на Земле. Например, химический элемент гелий впервые был обнаружен в спектре Солнца (греческое слово «гелиос» означает «солнечный»). Многие элементарные частицы, в том числе и первые вестники антимира позитроны, были открыты сначала в космических лучах.

Доказано, что в космосе «работают» мазеры — усилители радиоволн в сантиметровом и миллиметровом диапазонах. А может быть, Галактика посылает нам и удивительное синхронное гамма-излучение, которое еще никто не наблюдал на Земле?

Не так давно ученые зарегистрировали грандиозные по мощности вспышки гамма-лучей в некоторых участках космического пространства с длительностью от долей секунды до одной минуты. Внеземные гамма-кванты имели энергию от 0,05 до 1,5 миллиона электрон-вольт. Механизм возникновения таких вспышек пока неясен, но, может быть, это работает естественный гамма-лазер: газер!

Талантливый подражатель

— Ядро оказалось очень сложной штукой, и, видимо, физики, изучая элементарные частицы, стремятся к упрощению?

— Поначалу так и казалось. Но постепенно в поведении элементарных частиц раскрылись такие бездонные глубины неведомого и необычного, что физики-элементарщики вновь обратились к ядерной физике.

— Это непонятно. По-моему, ядро так же непохоже на отдельную частицу, как сложное многоклеточное существо на амебу?

— Однако это же самое ядро, ускоренное до большой энергии, способно имитировать элементарную частицу.

В октябре 1970 года на ученом совете Объединенного института ядерных исследований в Дубне член-корреспондент АН СССР А. Балдин рассказал о первых экспериментальных результатах, полученных в новой области науки — релятивистской ядерной физике, родившейся в Лаборатории высоких энергий.

Синхрофазотрон этой лаборатории, созданный еще под непосредственным руководством академика В. Векслера, давно находился на положении экс-чемпиона по энергии ускоряемых протонов. Некоторые его конструктивные особенности привлекали исследователей, и они решили омолодить синхрофазотрон-ветеран.

Инженеры и ученые социалистических стран претворили в жизнь остроумную идею, предложенную группой специалистов, и превратили морально устаревшую гигантскую установку в первый в мире ускоритель для получения релятивистских атомных ядер, то есть ядер, движущихся со скоростями, близкими к скорости света. Энергия, которую приобретает в этом ускорителе атомное ядро, во столько раз больше, чем у протона, во сколько раз его электрический заряд больше заряда протона. Так, ядро кальция в принципе можно разогнать до 200 миллиардов электрон-вольт.

Новое научное направление, идейная, а затем и экспериментальная основа которого была впервые создана в ОИЯИ, помогло замкнуть в единую систему такие отдельные области исследования микромира, как ядерная физика и физика элементарных частиц.

Раньше мы говорили только о прикладных, если так можно сказать, связях физики ядра и физики частиц высоких энергий. В основном они сводились к использованию элементарных частиц в тех экспериментах, где надо было выявить структуру и свойства ядерного вещества.

Но в последние годы физики-элементарщики подметили глубокую аналогию между ядерными реакциями при больших энергиях и теми реакциями, в которых участвуют элементарные частицы, и решили обратиться за помощью к релятивистской ядерной физике в решении самой сложной и наиболее важной из стоящих перед ними проблем — создании теории сильных взаимодействий.

Даже при поверхностном знакомстве с результатами исследований элементарных частиц бросается в глаза одно парадоксальное обстоятельство: большинство реакций, вызываемых ускоренными частицами, сопровождается сильными взаимодействиями между ее участниками, а теория этого взаимодействия до сих пор остается наименее разработанной.