Мировые загадки сегодня

Все это так. Но электрон в то же время оказался не столь понятным крошечным шариком, механически вращающимся вокруг ядра, подобно Земле, движущейся вокруг Солнца. Люди знали и могли логически представить себе состояние электрона в качестве мельчайшей твердой частички — шарика, но не могли представить его в форме пульсирующего поля — облака — или переходящим в другие элементарные частицы. В этом и заключается секрет «пропавшей материи». Ничего, конечно, не пропадает, но вновь познанная форма существования материи качественно другая, она совсем не похожа на старую.

И вот мы опять возвращаемся к Демокриту. Его гениальная догадка об атомах привела к атомистике, но она же, внушив правильную мысль о единстве мира, породила ошибочное представление о какой-то общей «первоматерии». Сперва под материей понимался атом. Потом «неделимый» разделился на элементарные частицы. Одни думали, что «материя» — это атом водорода; другие видели первооснову в электроне; третьи — в квантах света; четвертые надеются найти «первоматерию» в еще неизвестных, более простых элементарных частицах.

Мы только что мысленно признавались в том-, что еще крепко сидит в нас предельно простая картина атома, состоящего из «шариков на орбитах», протонов и электронов, частиц, неуничтожаемых и вечных. Но в последние полвека новые открытия физиков, возмужание теории относительности и квантовой механики помогли проникнуть в какой-то степени не в макетно-школьный, а в истинный атом.

Все оказалось чрезвычайно сложней. Подтвердилось гениальное предвидение В. И. Ленина о неисчерпаемости электрона. Сейчас известны элементарные частицы двухсот с лишним видов. Большинство из них нестабильны, то есть вскоре после возникновения самопроизвольно распадаются, превращаясь в другие частицы. Многие существуют всего лишь… триллионные доли секунды!

Теперь стало ясным, что элементарные частицы далеко не элементарны. Уже получены многочисленные экспериментальные данные, подтверждающие гипотезу о составном строении большого числа частиц.

Вполне логично, что ученые пытаются разобраться в этом потоке элементарных частиц, классифицировать обитателей микромира, привести их пестрое разнообразие к определенному порядку и единству.

Заманчиво найти новые «кирпичики» материи, если старые — атомы, а затем электроны, протоны и нейтроны — «раскрошились», перестав считаться «неделимыми», превратились в сотни различных элементарных частиц.

Сперва было подмечено, что подавляющее большинство элементарных частиц «живут» как бы семьями-мультиплетами, в основном по 8, иногда по 10 видов частиц. Все они вроде бы «близкие родственники», схожи по многим признакам, хотя и носят различные «фамилии», имея определенные различия.

Это уже была победа. Ибо, зная, в каком мультиплете находится малоизученная или предполагаемая, но неизвестная частица, можно по свойствам остальных, более известных «родственников» рассчитать ее данные.

Теоретическое обоснование мультиплетным объединениям дали советский ученый М. А. Марков и затем американец М. Гелл-Манн. Подобно тому как любое вещество, скажем железо, может принимать при определенных условиях твердое, жидкое, газообразное, плазменное состояние, также и ядерное поле в различных условиях принимает свое устойчивое состояние, которое и проявляется в форме определенных элементарных частиц.

В 1964 году произошло чрезвычайно важное событие. Был открыт омега-минус-гиперон. Ученые-физики ликовали. Впервые была найдена реальная элементарная частица, существование которой заранее предсказывалось определенной «пустой клеточкой» в одной из групп мультиплетных семей элементарных частиц.

В то время как в мультиплетах обычно обитает не менее 8 схожих частиц, образовывалась предполагаемая семья всего с тремя родственниками. Это было очень странно. Но вместе с тем если отбросить три непонятные, к тому же практически не найденные частицы, то нарушается стройность всей таблицы.

М. Гелл-Манн решился признать три непокорных частицы (и такие же три античастицы, наделенные противоположными зарядами). Поскольку они невидимки и их не изучали в реальной жизни, он попробовал теоретически рассчитать свойства этих частиц. Получилось что-то невероятное!

Начать хотя бы с того, что у них оказался… дробный электрический заряд. Еще школьный учитель объяснил нам, что элементарная частица — носительница электрического заряда — сохраняет его при любых, самых чудовищных воздействиях. При этом учитель говорил, что существует наименьшая из возможных «порция» электричества — заряд электрона.

Непонятное с дробностью заряда… Но и это еще цветочки по сравнению с загадкой массы тройки странных частиц. Она у них огромна — раз в десять тяжелее протона, общепризнанного чемпиона тяжелого веса микромира. Дальше… Тяжелое порождает легкое. Странные сверхтяжелые частицы преобразуются в частицы несравненно более легкие. При этом не менее 97 процентов первоначальной массы (а значит, и энергии) должно переходить в другое состояние материи. При термоядерных процессах на Солнце подобный переход не превышает 0,7 процента.