Люди и атомы

Когда атомные частицы разгоняются в гигантских ускорителях до скоростей, приближающихся к скорости света, т. е. до 297 000 километров в секунду, и затем ударяются о мишень из подходящего элемента, то громадная энергия, заключенная в этих частицах, превращается в пары материальных частиц, называемых мезонами. Мезоны— это цемент 'Вселенной, скрепляющий составные части атома.

Еще более замечательным достижением было превращение чистой энергии в протоны и нейтроны — эти «кирпичики Вселенной», из которых состоит материальный мир *. Этот эксперимент был впервые проведен в 1955 г. в Калифорнийском университете (г. Беркли) в радиационной лаборатории Эрнеста О. Лоуренса на беватроне — гигантском ускорителе, который разгоняет ядер- ные частицы до энергий, превышающих шесть миллиардов электронвольт, что вполне достаточно для создания самых тяжелых элементарных частиц материи из чистой энергии.

Эмилио Сегре, в свое время бывший одним из первых помощников Ферми, и его группа создали не только строительные кирпичики материи, но одновременно и строительные кирпичики «антивещества»,— понятия, противоположного тому, что мы понимаем под массой. Вместе с протоном они создали антипротон — эту неуловимую частицу, которую безрезультатно искали в природе и которая несет на себе не обычный положительный, а отрицательный элементарный заряд электричества. Вместе с отрицательным протоном они также создали антинейтрон, частицу, обладающую магнитными и другими свойствами, противоположными свойствам обычного нейтрона нашей Вселенной.

Другими словами, Эмилио Сегре и его коллеги сумели создать основные строительные кирпичики «антимира»— мира из атомов с положительно заряженными электронами, отрицательно заряженными протонами и антинейтронами, мира, который, как сейчас предполагают, существует где-то па окраинах космического пространства.

* Ни о каком превращении «чистой энергии» в протоны и нейтроны не может быть и речи. Лоуренс неправильно излагает ядерные процессы, имевшие место в проводившемся эксперименте.— Прим, научн. ред.

Если бы такой мир «антивещества» приблизился на достаточно близкое расстояние к миру нашей материи, то это привело бы к моментальной гибели как нашей Вселенной, так и ее зеркального отражения, оба мира в незримый промежуток времени превратились бы в чистую энергию *.

ГЛАВА 35 Новые измерения пространства и времени

В мире атомов и особенно в атомном ядре миллионная доля секунды — очень большой промежуток времени, миллиардная доля сантиметра — громадное расстояние, а триллионная доля грамма — огромная масса. -

Если какой-нибудь Фома неверующий станет в этом сомневаться, пусть он вспомнит о Хиросиме и Нагасаки и об острове в Тихом океане, который был стерт с лица земли взрывом. Ибо ничего этого не произошло бы, если бы не существовали меры измерения порядка миллионной доли секунды, миллиардной части сантиметра и триллионной доли грамма.

Нам следует как можно лучше освоить эти новые размеры, так как от этого во многом зависит наше будущее.

Радиус электрона, хотите — верьте, хотите — нет, равняется одной десятой триллионной сантиметра, что является, пожалуй, самой малой длиной в природе. Масса электрона меньше одной миллиардной миллиардной миллиардной грамма. В одной капле воды содержится 20 000 миллиардов миллиардов электронов, 20 000 миллиардов миллиардов протонов и 16 000 миллиардов миллиардов нейтронов.

Хотя масса протона или нейтрона приблизительно в две тысячи раз больше массы электрона (точнее, в 1838 раз), их радиус примерно такого же порядка, как и электрона. Таким образом, весом в один грамм обладают 600 000 миллиардов миллиардов протонов или нейтронов или более 1,1 миллиарда миллиардов миллиардов электронов.

Мир атома, напоминающий сказку о приключениях девочки Алисы в стране чудес, когда она вошла в зеркало, становится все более фантастичным по мере того, как мы углубляемся в глубь атома. Радиус его равен одной стомиллионной доле сантиметра, а радиус ядер встречающихся в природе элементов колеблется от пятнадцати сотых триллионной сантиметра для обычного водорода, т. е. первого и самого легкого элемента, до девяти десятых триллионной сантиметра для урана, последнего и самого тяжелого элемента, существующего в природе.

* Правильнее— в излучение.— Прим, научн., ред.

Это означает, что объем, занимаемый ядром и окружающими его электронами, равен приблизительно одной триллионной объема, занимаемого атомом в целом. Иными словами, атом состоит в основном из пустоты, причем на нее приходится 99,9 999 999 999% всего пространства, занимаемого атомом. И эта огромная пустота окружает силы, которые могли бы уничтожить человечество или «переделать его, как желало бы сердце!»

Так как масса в ядре атома занимает всего одну триллионную часть всего объема атома и так как 99— 98% ее сконцентрировано в сверхмикроскопическом объеме ядра, то, очевидно, плотность массы в ядре должна достигать колоссальных размеров.