«Безумные» идеи

Физики предполагают, что и протон и нейтрон и другие родственные им частицы состоят из чрезвычайно малого ядра (которое для отличия от ядра атомов иногда называют немецким словом керн), окруженного облаком пионов (частиц, являющихся носителем сил, удерживающих протоны и нейтроны внутри атомных ядер). Если это положительные пионы, мы имеем протон, если они нейтральны — образуется нейтрон, если отрицательны — антипротон.

Имеются основания считать, что и другие тяжелые частицы — барионы состоят из керна и пионов, но отличаются лишь запасом внутренней энергии. Чем больше эта скрытая энергия, тем тяжелее частица.

Более того, диаметр атомного ядра оказывается очень близким к диаметру одиночного протона или нейтрона. Мы привыкли считать, что в ядре атома урана-238 содержится 92 протона и 146 нейтронов. Но можно ли действительно считать, что они там содержатся, если размеры ядра в двести раз меньше того, что получается при простом сложении? Не правильнее ли думать, что в ядре нет индивидуальных частиц и что ядро есть просто одно из состояний сильно взаимодействующей материи?

Всем ясно, что новая теория элементарных частиц должна объяснить все это, должна ответить на вопрос, почему существуют микрочастицы, почему они именно таковы, какими мы их знаем, как связаны формальные законы симметрии, выражаемые странностью или восьмиступенным путем с физической симметрией природы.

Современная теория объяснить это бессильна. — При ответе на эти вопросы мы попадаем в парадоксальное положение, — откровенно признается член-корреспондент Академии наук СССР Д.И. Блохинцев. — Дело в том, что при достигнутой сейчас точности измерений физик-экспериментатор нигде не находит противоречий с принципами теории относительности или квантовой теории. В то же время физик-теоретик имеет основание подозревать принципы современной теории в ограниченности.

Многие ученые ломают голову над построением новой теории, но никто не нашел даже надежных путей подхода к этой задаче.

Достаточно ли это безумно?

Был недавно момент, когда казалось, что наметился кое-какой просвет в этом «темном» деле. Появилось два метода, которые обещали раскрыть законы жизни элементарных частиц. Ученые называют эти методы фамильярно: «дисперсионщиной» и «реджистикой». Метод дисперсионных соотношений разработали советский математик Н.Н. Боголюбов, увлекшийся теоретической физикой и избранный директором Объединенного института ядерных исследований, и американец М. Гольдберг. Второй предложил итальянский физик Редже. Оба метода позволяют на основании экспериментальных данных о существовании частиц предсказать кое-что о характере их взаимодействия. И наоборот — располагая данными о характере взаимодействия, можно угадать участвующие в нем частицы.

Но эти методы так сложны, что ученые пока даже не пытаются полностью применять их. Они только знакомятся с ними и возлагают на них большие надежды. И подтрунивают над этим положением вещей, показывая друг другу шуточный диапозитив. На нем изображены два ученых-археолога, которые производят в пустыне раскопки. Под их лопатами виден уголок какого-то древнего сооружения. Под рисунком подпись: «Это может быть самым большим открытием века, но весь вопрос в том, как глубоко оно идет!»

Подсмеиваясь над шуткой, ученые тем не менее весьма серьезно относятся к новой возможности проникнуть в тайны микромира. Они на ускорителях проверяют экспериментальные следствия новых методов расчета, пытаются сочетать «дисперсионщину» и «реджистику» с идеями квантовой теории. Ведь именно благодаря тому, что на заре квантовой физики Поль Дирак смело столкнул в своих расчетах привычное с непривычным, сочетал теорию относительности с принципами квантовой природы вещества, он вывел теоретическую физику начала XX века из очередного тупика.

Действительно, что же такое «реджистика» и «дисперсионщина»? Нечто грандиозное и всемогущее, революционно новое, теории, способные разрубить гордиев узел, или... или это просто два первых шага на пути иной математической интерпретации микромира?

Пока трудно сказать, как глубоко позволят новые методы проникнуть в суть явлений. Во всяком случае, у многих они вызывают недоверие. Гейзенберг, например, выступил в печати с резкой критикой нового математического метода. Но американский физик Г. Чью и некоторые другие считают, что новая идея распахнет дверь в микромир. Пока что «реджистика» и «дисперсионщина» очень напоминают пару ключей из увесистой связки, которые, возможно, откроют, а возможно, и не откроют заветную дверь...

Продолжает свои попытки построить теорию элементарных частиц и творец квантовой механики Гейзенберг, пришедший к мысли о том, что, возможно, пространство и время не образуют непрерывного многообразия. Он рассматривает модель мира, в котором существует минимальное пространственное расстояние — квант длины, который много меньше всех встречавшихся ранее расстояний.

Гейзенберг считает, что на расстояниях, меньших этой длины, невозможны никакие, даже мысленные, эксперименты. Но и эта попытка пока не увенчалась успехом.