Охотники за частицами

Понятно, однако, что если эта частица выполняет в ядре столь важную и столь скрытную работу, то в обычной обстановке она предпочитает не показываться на глаза ученым. В ядрах искать ее, конечно, нечего. Большим «слоноподобным» приборам нет смысла лезть в ядерный «муравейник». Остается обратить взоры к заповеднику всяких частиц — космическим лучам. Они уже подарили физикам позитрон. Можно надеяться, что этим дело не кончится.

Сколько раз в истории изучения частиц бывало, что они наблюдались уже не один год, а экспериментаторы проходили мимо них. Так продолжалось до тех пор, пока теоретики не обращали внимание исследователей на то, что в толпу известных частиц могли затесаться и частицы еще неизвестные. Теоретики, более того, давали портреты этих частиц, после чего их поимка становилась делом хотя и трудным, но уже более целенаправленным.

Так случилось и с мезотронами. Уже много лет на снимках космических частиц, сделанных в камерах Вильсона, наблюдались следы, принадлежащие, как думали физики, каким-то сверхэнергичным электронам. Сильные магнитные поля, без труда сворачивающие с прямой дорожки даже очень быстрые электроны на эти сверхэнергичные частицы почти не действовали.

Тогда попробовали их замедлить, помещая на пути этих частиц в камере свинцовые перегородки. Почти никакого результата. Эти частицы проникали в толщу земли, их удавалось обнаружить даже в шахтных выработках под земной поверхностью. И от частиц другой группы они странным образом отличались тем, что не создавали никаких ливней в свинцовых пластинках. Помните гроздья следов, свисающие со свинцовых переборок камеры Вильсона? «Жесткая компонента» — так назвали их физики, чтобы подчеркнуть удивительную проникающую способность этих частиц.

Что ж, видимо, в самом деле в космических лучах существуют какие-то сверхэнергичные электроны, хотя трудно понять, где они набрали такую энергию.

Гипотеза Юкава одним ударом разрешила эти затруднения. Не сверхэнергичные электроны, а мезотроны с энергией, довольно заурядной для космических частиц! Неудивительно, что следы мезотронов можно было приписать электронам: ведь обе частицы отличаются только массами!

Только ли? — усомнились некоторые исследователи. А вид взаимодействия с ядрами? Электрон должен взаимодействовать с ядром сравнительно слабо: электрические силы в сотни тысяч раз слабее тех, что действуют в ядрах. Мезотрон же, напротив, должен взаимодействовать с ядрами энергичнейшим образом: он ведь их порождение!

Да? А почему этого никогда не видно на снимках? Почему, наконец, мезотроны так сильно проникают сквозь вещество? Если бы их взаимодействие с ядрами было сильным, они бы растеряли свою энергию в сотни и тысячи раз быстрее.

Полно, в самом ли деле это предсказанные Юкавой мезотроны?

Но сомневающиеся вынуждены умолкнуть один за другим. Тщательное изучение следов новых частиц в камерах Вильсона позволяет измерить их массу. Она оказывается по этим первым, еще не очень совершенным измерениям что-то примерно в двести раз больше массы электрона.

Итак, первое предсказание сбывается. Тем временем Юкава делает еще одно важное предсказание: мезотрон в свободном состоянии должен оказаться неустойчивым. Спустя ничтожное время — Юкава на основании расчета полагает, что речь может идти лишь о миллионных долях секунды, — мезотрон должен распасться на другие частицы.

Одной из этих частиц будет электрон.

Проходит несколько месяцев, и уже знакомые нам Андерсон и Неддермайер, получившие когда-то первый «настоящий» снимок родившегося позитрона, в той же камере Вильсона добывают замечательную фотографию «скончавшегося» мезотрона. Да, он в самом деле распадается!

Фотография распада мю-мезона. Сравнительно толстый мезонный след ломается в точке распада и превращается в электронный пунктир.

Бежал, бежал след мезотрона и вдруг сломался. А от места облома побежал другой, более тонкий след, явно принадлежащий уже электрону. Подсчитали, сколько мог жить мезотрон до своей кончины, если даже он прилетел от самой границы земной атмосферы. Оказалось — те же миллионные доли секунды.

Так сбылось и второе предсказание Юкавы: мезотрон, вне всякого сомнения!

Но сомнения не исчезли. Почему частица, как две капли воды похожая на ту, что предсказал Юкава, все же не выполняет самого важного его предсказания? Почему она взаимодействует с ядрами ничуть не сильнее, чем электрон?

Нет, это не тот мезотрон! Так вынуждены были признать в конце концов физики.

Этот мезотрон — подкидыш природы. Надо искать «настоящий» мезотрон.

На сей раз природа шла навстречу физикам куда менее охотно. Уже давно была разработана первая теория ядерных сил, в которой фигурировал «настоящий» мезотрон, уже давно на основе этой теории заработал атомный реактор и были созданы грозные атомные бомбы. А нужная частица все не появлялась в поле зрения физиков.