Кванты и музы

Как же объясняет теория это удивительное, фантастическое разнообразие частиц, вдруг вспыхивающих и мгновенно исчезающих? Как она рисует свойства частиц «призраков»?

Увы, никак! Современная теория пока не способна дать ключ к объяснению этих явлений.

Столкновение микрочастиц, сопровождающееся рождением огромного числа новых частиц, не поддаёт ся расчёту, предвидению, математическому анализу! Учёные могут рассчитать траекторию космических кораблей, предугадать район их посадки на других планетах, наконец, сфотографировать скрытую от нас половину Луны, но… Когда теоретики пытаются описать взаимодействие малых частиц материи, они приходят к несуразным выводам. Получается, что частицы должны обладать бесконечно огромным электрическим зарядом и бесконечной массой! Если верить формулам и уравнениям, столкновения невидимых ядер должны рождать частицы размером больше Земли, больше Солнца, что, естественно, противоречит и здравому смыслу, и повседневным наблюдениям.

Итак, частицы материи не уживаются вместе в мире известных математических образов, хотя в обыденной жизни они прекрасно ладят друг с другом, никаких нарушений законов микромира не допускают, и вокруг нас продолжают как ни в чём не бывало существовать привычные предметы, сотканные из биллионов биллионов элементарных частиц.

Чтобы «примирить» их и на бумаге, учёным сейчас приходится отказаться от рассмотрения самых близких отношений между частицами, от изучения того, что происходит при очень тесном их сближении, то есть отказаться от попыток разобраться в самом интересном…

До сих пор никто не может сказать, завершён ли список микрочастиц или нам предстоят новые открытия. Никто не знает, какие из них элементарны. Нет даже ясного определения того, какие частицы нужно считать элементарными. Хотя похоже на то, что элементарная частица не должна быть простым соединением других частиц.

Например, мезоны и гипероны не рождаются в одиночку, а группами хотя бы из двух частиц. Причём в различных условиях из одного и того же исходного «материала» могут образоваться различные «продукты». Конечно, эти частицы не элементарны.

Но если при реакции частица разлетается на несколько осколков и среди них есть такие, которые не меньше исходной, то эти последние, пожалуй, можно условно считать элементарными. Такой подход вполне законен.

Например, при распаде протона получается нейтрон и ещё две частицы, при распаде нейтрона — протон и две другие частицы. Массы протона и нейтрона очень близки, значит, эти частицы элементарны, они, по существу, не распадаются, а превращаются друг в друга.

Откуда же берутся новые частицы, рождающиеся при этих превращениях? Ещё недавно ответ показался бы крамольным: они возникают из энергии, которой обладала элементарная частица до превращения. Если превращение происходит внутри ядра — это её доля внутриядерной энергии. Если частица свободна, то это её кинетическая энергия.

Мы постоянно становимся свидетелями того, как энергия — ядерная, электромагнитная, механическая — в соответствии с предсказанием Эйнштейна трансформируется в частицы. Мы можем наблюдать, как частица и античастица исчезают, породив кванты энергии электромагнитного поля.

Мы уже не сомневаемся в том, что энергия обладает инерцией и испытывает действие поля тяготения, что энергия материальна, то есть существует независимо от нашего сознания.

Возникает вопрос: не является ли то, что мы называем энергией, равноправной формой материи, проявляющей себя в соответствии с ещё неизвестными законами то как поля, то как частицы? Не правы ли Эйнштейн и де Бройль, считавшие волны и частицы единой сущностью?

Как же преодолеть ограниченность теории, которая пока не в силах разобраться в завидном многообразии элементарных частиц? Как решить конфликт между теорией и практикой?

Каков механизм неисчерпаемости электрона и других частиц? Что представляет собою атомное ядро? Капля ли это какой-то особой невиданной жидкости, жидкости, возможно, сверхтекучей, сходной по своим свойствам с очень охлаждённым жидким гелием?.. Сгусток ли это особых ядерных сил?

Бор верил в капельную теорию строения ядра атома, Боголюбов придерживается сверхтекучей модели ядра…

Вплоть до недавней кончины продолжал свои попытки построить единую теорию элементарных частиц творец квантовой механики Гейзенберг, пришедший к мысли о том, что пространство и время, возможно, не образуют непрерывного многообразия. Он рассматривал модель мира, в котором существует минимальное пространственное расстояние — квант длины, который много меньше всех встречавшихся ранее расстояний. Гейзенберг считал, что на расстояниях, меньших этой длины, невозможны никакие, даже мысленные эксперименты.

Физики не ждут ничего нового от этой теории. По их мнению, поиски Гейзенберга лежат слишком близко от района, уже обследованного учёными.