Охота за кварками

Вот уже три десятка лет сражаются с термоядом физики всей планеты. Уж сколько раз энтузиазм сменялся унынием. Сейчас работа идет по многим направлениям: к делу привлекаются и лазеры, и электронные, и ионные пучки частиц. Но все эти подходы к термоядерному синтезу можно сравнить с лобовой атакой. А нет ли обходных путей?

Есть! Это катализ реакций ядерного синтеза с помощью мю-мезонов.

Дело вот в чем. Отрицательно заряженные мюоны могут замещать в атомах электрон, образуя мезоатомы.

Мезоны в две сотни раз тяжелее электронов, поэтому мюонные «орбиты» расположены очень близко к ядру.

Особенно интересны свойства мезоатомов водорода и его изотопов дейтерия и трития. Тут заряд ядра полностью «экранируется» зарядом мезона. Получается нечто электрически нейтральное, подобное нейтрону. Как следствие, мезоатом водорода «свободно» проникает через электронные оболочки атомов, может подходить на близкие расстояния к ядрам, может стать катализатором ядерных реакций.

Здесь начинаются тонкости катализа, и в подробности того, как можно было бы осуществить термоядерный синтез с помощью мюонов, мы не будем вдаваться. Укажем лишь на преимущества нового подхода перед «классическим термоядом».

Тут, оказывается, не нужны температуры в десятки миллионов градусов, не нужны и хитроумные магнитные поля. Мезонный реактор представляет собой просто сосуд с газом — смесью дейтерия и трития, в который впрыскиваются мюоны.

Размеры сосуда зависят от давления газа, и при давлении в десятки атмосфер диаметр реактора составит около десяти сантиметров. Карманный реактор?!

Да, и на его основе можно было бы, к примеру, сделать термоядерный автомобильный двигатель!..

В чем состоят трудности такого «холодного термояда»? Только в том, что пока нет дешевого источника мю-мезонов. И он должен быть не только экономичным, но, главное, компактным, не то что используемые сейчас гиганты — ускорители. (Минимальная энергия, необходимая для получения мюонов, — 100 МэВ.)

Так вновь — в который раз! — мы убеждаемся, что исследования физики элементарных частиц хотя и требуют от человека порой немалых жертв, но со временем могут окупиться сторицей. И идущие на них большие средства — это заем под большие проценты.

И близоруко было бы толковать только о непосредственной отдаче, лишь о научно-исследовательских разработках, которые с большим экономическим эффектом могут быть уже сейчас внедрены в народное хозяйство.

Тут надо помнить о том, что микрофизика как главная из фундаментальных наук создает опережающий потенциал, запас новых понятий, идей, представлений, методов, которые впоследствии будут обязательно использованы другими науками, прикладниками, войдут в философское понимание общей картины мира.

Заключение

Сегодня перед рассветом я взошел на вершину горы и увидел кишащее звездами небо. И сказал моей душе: когда мы овладеем всеми этими шарами Вселенной, и всеми их усладами, и всеми их знаниями, — будет ли с нас довольно? И моя душа сказала: «Нет, этого мало для нас. Мы пойдем мимо — и дальше!»

Уолт Уитмен.

Вот и закончилась для нас с вами, читатель, охота за кварками. Мы прошли тропами, проложенными физиками, познакомились с тем, как охотятся физики-экспериментаторы и физики-теоретики, познали приемы этой необычной охоты, разглядели диковинное вооружение физиков, узнали о целях физической охоты, ее удивительных законах, ее ценных трофеях.

Подобно Уитмену, мы тоже взошли на вершину — вершину достижений физики микромира — и сейчас можем спокойно оглядеть окрестные дали.

Мы видим залитые солнцем синеющие бескрайние просторы, видим и далекие, еле различимые, то окутанные завесой тумана, то окрашенные белизной вечных снегов вершины, еще более высокие, чем та, на которой мы стоим. Бесстрастная природа простерлась перед нами во всей своей величавости и красоте.

«…На этих нескольких страницах мы попытались дать возможность неспециалисту почувствовать состояние, в котором находится физика элементарных частиц. Оно не сильно отличается от того, которое наблюдаешь, сидя в концертном зале перед началом концерта. На сцене уже появились многие (но не все) музыканты. Они пробуют свои инструменты. Иногда можно услышать ряд интересных музыкальных пассажей; отовсюду раздаются импровизации; иногда слышны и неправильно взятые ноты. Над всем этим нависло чувство ожидания того момента, когда раздадутся первые звуки симфонии…»

Так закончил свой обзор текущих событий в науке один зарубежный физик. Так — как ожидание чарующей, пленительной музыки — представляет он себе результаты уже ближайших достижений микрофизики. К этим прекрасным словам — словам физика! — хотели бы присоединиться и мы.

Книга закончена, но охота за кварками продолжается!

Физики-охотники не могут остановиться на полпути.