Научные открытия для тех, кто любит краткость

К 1930 году были известны всего две элементарные частицы: протон и электрон. В то время физики зашли в тупик: закон сохранения энергии, который еще никогда не подводил, похоже, нарушался при радиоактивном бета-распаде ядер – часть энергии куда-то пропадала. Даже Нильс Бор «не устоял» и предположил возможность нарушения закона сохранения энергии в микромире. Но Паули нашел другое объяснение этой пропаже. Он предположил, что пропавшую энергию уносит неизвестная частица – нейтральная и очень легкая, поэтому она не регистрируется обычными способами. Свою идею он изложил в письме участникам Международной конференции по вопросам радиоактивности. «Дорогие радиоактивные дамы и господа, – писал Паули, – …я предпринял отчаянную попытку спасти закон сохранения энергии…» (далее излагалась гипотеза о новой частице). К счастью, это письмо сохранила «радиоактивная дама» Лиза Мейтнер, благодаря которой мы знаем точную дату рождения в мире физики этой самой таинственной и неуловимой частицы. В своем письме Паули назвал призрачную частицу нейтроном. Два года спустя Энрико Ферми предложил для легкой частицы Паули имя нейтрино.

Паули был уверен, что нейтрино никогда не удастся поймать. Он даже заключил об этом пари. 25 лет спустя пари он проиграл. Сегодня физики ловят нейтрино от ядерных реакторов и ускорителей, взрывов сверхновых звезд, из центра Солнца и т. д. Ежесекундно через ваше тело проходит миллион миллиардов нейтрино.

5 декабря Соотношение неопределенностей

5 декабря 1901 года родился Вернер Гейзенберг, немецкий физик, лауреат Нобелевской премии 1932 года «за создание квантовой механики» (ум. 1976).

Вернер Гейзенберг был одним из учеников Нильса Бора. В их жарких спорах постепенно рождалось понимание совершенно иного мира – мира микрочастиц. Общие законы природы, проявляясь в микромире, приводят к непривычным для нашего ума следствиям. Так, нам представляется естественным знать одновременно положение и скорость объекта (эта информация позволяет предсказывать его траекторию). Совсем иное дело в микромире: определяя положение микрочастицы, мы «грубо вмешиваемся в ее жизнь», результатом чего становится неопределенность ее дальнейшего движения, т. е. скорости и траектории. В 1927 году Гейзенберг записал знаменитое соотношение неопределенностей для координаты (Dх) и соответствующей проекции импульса (Dр) частицы. Чем точнее мы измеряем одну из этих величин, тем неопределеннее становится вторая. Их произведение не может быть меньше постоянной Планка h = 6,6 × 10^-34 кг·м²/c – фундаментальной константы, присутствующей во всех квантовых законах. Итак, Dх × Dр» h. Постоянная Планка так мала, что это соотношение нисколько не ограничивает точность наших измерений для привычных объектов (даже маленьких пылинок). Но для элементарных частиц, например, электрона в атоме, одновременное знание координаты и скорости становится невозможным.

Гейзенберг ехал на машине и превысил скорость.

Его останавливает дорожная полиция:

– Вы знаете, с какой скоростью едете?

– Нет, зато я точно знаю, где нахожусь.

6 декабря Что такое диамагнетизм

6 декабря 1845 года Фарадей представил свою статью «О магнитном состоянии всякого вещества», где изложил открытие диамагнетизма.