Охотники за частицами

А вот вещественные частицы пребывать в покое могут. В покое они имеют определенную массу и связанную с нею по соотношению Эйнштейна энергию покоя. Это — самая маленькая энергия для них. «Законным» путем сделать из нее хотя бы крошечный заем на свои нужды частицы не могут. В этом-то и причина, почему такой заем, разрешенный квантовой механикой, правда с соблюдением определенных правил, старая физика считает беззаконием.

Отсюда и ясно, что свою энергию вещественные частицы должны отсчитывать не от нуля, как вечный бродяга — фотон, а от энергии покоя. Меньшей энергии, строго говоря, частицы вещества иметь не могут.

А с другой стороны, эта наименьшая энергия и определяет то наибольшее расстояние между партнерами, которое может быть при игре вещественным мячом. И наоборот, по размерам площадки можно судить о массе мяча!

Размеры площадки уже известны, по крайней мере, по порядку величины — это примерные размеры ядра. Остается определить массу мяча. Это и делает, после ряда безуспешных попыток, предпринятых учеными разных стран, японский физик Хидеки Юкава в 1935 году.

Да, мяч оказывается весьма массивным! Он в добрых двести — триста раз массивнее электрона и всего лишь в шесть — девять раз легче самих игроков. Руки отмахаешь, играя в такой волейбол!

Новую частицу, запрятанную в недрах атомного ядра, предполагается назвать мезотроном. По-гречески «мезос» означает «средний», и действительно, новая частица располагается по массе где-то посредине между протоном и электроном.

Теперь можно понаблюдать за игрой. Она уже гораздо более занятна, чем игра двух атомов водорода в их молекуле.

Вот протон бросил положительно заряженный мезотрон. Мяч в игре! Но смотрите не на мяч, ищите игрока. Он исчез!

Да, протон, бросив мяч, избавился с ним от своего заряда и превратился в нейтрон. На ничтожную долю секунды в стане протонов появился чужой игрок. Но проходит эта доля секунды, нейтрон хватает мяч и сам превращается в протон. Теперь и в другой команде чужой игрок.

А если вы учтете, что каждая пара игроков обменивается мячом, да еще подхватывает «чужие» мячи и посылает свои в «чужие» пары, словно это не серьезная игра, а легкая тренировка, то поймете, как трудно подслеповатой старой физике уследить за всем этим. Она уже готова не обращать внимания на игроков, ей, дай бог, хотя бы поймать взглядом мяч!

Но и этого ей не удается. Мяч находится в воздухе каждый раз действительно сверхничтожно малое время — чуть поболее триллион-триллионной доли секунды! Чтобы представить себе столь ничтожную величину, не помогут никакие сравнения! Старая физика вообще никогда не увидит ни одного мяча в ядре — в нем они все виртуальные.

Так, вероятно, выглядела бы «мгновенная фотография» команд частиц, играющих в волейбол в атомных ядрах. Впрочем, вы бы не отличили ее от фотографии, сделанной мгновение спустя: протоны превратились бы в нейтроны, а нейтроны — в протоны. Так как все игроки одной команды идеально похожи друг на друга, то никакую перестановку их заметить не удалось бы.

Физики же, исповедующие квантовую веру, пригляделись к ядерному волейболу и увидели там второй сорт мячей. Увидели так отчетливо, как если бы мячи одного сорта были выкрашены черной, а другого — белой краской!

Они увидели, что нейтроны не только принимают мячи от протонов, чтобы тут же вернуть их обратно, — но и что нейтроны сами испускают мячи, которые тут же забирают протоны. Этими мячами были такие же, но отрицательно заряженные мезотроны!

Нейтральный электрический нейтрон, бросив протону отрицательный мезотрон, становился протоном. Протон, приняв этот мезотрон, уничтожал свой электрический заряд и превращался в нейтрон.

Так веки вечные играют в мяч частицы в ядре, не имея сил разойтись в разные стороны. Играют неутомимо, с фантастической скоростью швыряя мячи друг другу и превращаясь при этом друг в друга.

Какую голову надо было иметь, чтобы в ней могло родиться подобное представление! И какую скромность: «так как частица с такой большой массой никогда не наблюдалась, вышеизложенная теория, кажется, находится на ложном пути». Этими словами заключил Юкава свое сообщение. Теперь слово за экспериментаторами. Они ставят себе задание: искать мезотроны.

«Подкидыш» природы

Теоретики вручают экспериментаторам словесный портрет разыскиваемой частицы. Масса раз в двести — триста больше, чем у электрона. Заряд либо положительный, либо отрицательный. Предполагаемое местожительство — атомные ядра. А посему при встрече с ядром взаимодействие частицы и ядра должно быть сильнейшим.