Охота за кварками

Отыскивание законов физики - это вроде детской игры в кубики, из которых нужно собрать целую картинку. У нас огромное множество кубиков, и с каждым днем их становится все больше. Многие валяются в стороне и как будто бы не подходят к остальным. Откуда мы знаем, что все они из одного набора? Откуда мы знаем, что вместе они должны составить цельную картинку? Полной уверенности нет, и это нас несколько беспокоит. Но то, что у многих кубиков есть нечто общее, вселяет надежду. На всех нарисовано голубое небо, все сделаны из дерева одного сорта...

Ричард Фейнман. Характер физических законов

В 1982 году два шведских физика из Королевского технологического института в Стокгольме - С. Фредриксон и М. Яндель - объявили об открытии ими новой формы вещества. Они назвали его "демоническим/".

Уже привыкли к мысли о том, что протоны и нейтроны - каждый состоит из трех кварков. А вот в "демоническом" дейтроне (изотоп водорода, в ядре которого сошлись протон и нейтрон) шесть кварков соединены уже не в две группы по три, а в три по два!

Такая диковинная комбинация кварков неустойчива и может проявить себя многими способами. "Демоническую" материю исследователи разыскивают среди ядерных осколков, которые образуются в космических лучах и на ускорителях.

Открытие шведов симптоматично. Во-первых, речь идет о кварках, этих возмутителях спокойствия в ядерной физике.

Во-вторых, вновь - в который раз! - ломаются устоявшиеся представления.

В-третьих, открытие это сделано в тиши кабинета, среди книжных полок, набитых толстенными монографиями и солидными физическими журналами. Словом, открытие принадлежит физикам-теоретикам, людям, которых коекто считает среди ученых наиболее одаренными воображением и другими талантами.

И наконец, в-четвертых (и это для нас самое главное), очень показателен выбранный для вещества эпитет - "демоническое"!

Фантастический мир, который постепенно открывается ученым в глубинах атома, и будет основным "действующим лицом" этой главы.

Поди туда - не знаю куда

В одном шутливом перечне типовых экзаменационных вопросов, составленных якобы для аспирантов-физиков, есть и такая каверза: "Перечислите все до сих пор не открытые элементарные частицы и укажите причины, по которым они до сих пор не обнаружены". Это розыгрыш.

А вот серьезное и авторитетное высказывание, пожалуй, главного в нашей стране кварколога, крупного специалиста по физике высоких энергий Л. Окуня. Парадокс состоит в том, пишет он в одном из обзоров, что "мы гораздо лучше понимаем, зачем нужны те частицы, которые еще не открыты, чем многие из тех, в существовании которых мы удостоверились экспериментально".

Только непосвященным наука кажется ровной и прямой дорогой, путь по которой освещен фонарями Разума, Логики, Порядка.

В действительности же это сильно пересеченная местность, где двигаться приходится подчас в кромешной тьме, где каждую минуту можно провалиться в колдобину и сломать себе если не шею, то мозги. А точнее, разувериться в разумности и неопровержимости многих, казалось бы, незыблемых представлений и школьных истин, прописей здравого смысла. Впрочем, а как же может быть иначе? Ведь вся наука - езда в незнаемое.

Американский физик-теоретик К. Дарроу очень ехидно и точно определил. "Исследование - это поиски, когда вы не знаете, что найдете; а если вы знаете, значит, уже нашли, и вашу деятельность нельзя назвать исследовательской".

И все же среди других наук физику элементарных частиц (так же как и космологию) отличает одна уникальная особенность. В этой области мы, как правило, не знаем основных законов, управляющих изучаемыми явлениями.

Примеров случайных открытий в физике сколько угодно. Искали, скажем, теоретически предсказанный (лауреатом Нобелевской премии, первым среди жителей Страны восходящего солнца удостоенным этой высокой чести японцем X. Юкавой) пи-мезон (или пион), а открыли (1936) мю-мезон (или мюон), о котором никто и не полгышлял.

Пион был открыт только в 1947 году. Он, как известно, нужен для объяснения природы ядерных сил. А вот зачем природе мюон, этот двойник электрона, отличающийся от него только массой (мюон в 207 раз тяжелее электрона), ученые (даже спустя почти полвека после открытия!) и сейчас плохо понимают.

Вообще развитие физики кажется логически последовательным только в ретроспективе. С "послесказаниями"

дело обстоит неплохо - хуже с предсказаниями. Тут очередной шаг почти всегда неожидан и очень часто не воспринимается всерьез не только теми, кто смотрит со стороны, но даже теми, кто этот шаг делает.

Физики внимательно читают "Книгу природы", но не знают, где у нее начало, где конец. Листают случайные страницы, к тому же написанные на непонятном языке. Время от времени появляются новые действующие лица (кварки?). Чтобы понять их роль в повествовании, приходится напрягать воображение, логику, интуицию для хотя бы приблизительного понимания авторского замысла.