Охотники за частицами

Настоящий шквал открытий! У физиков кружились головы.

Скудный космический заповедник, в котором за предшествующие сорок лет были пойманы лишь позитрон да пи- и мю-мезоны, вдруг превратился в сказочный рог изобилия.

«Помилуйте! Не может такого быть!» — возопили теоретики.

Их призыв не остался без ответа. Экспериментаторы снова засели за свои снимки, снова тщательно проверили свои расчеты.

Вот «старый» снимок Батлера и Рочестера. Два пи-мезона. Можно прикинуть их энергию. Получается, по закону сохранения энергии, что родившая их частица должна быть примерно в тысячу раз массивнее электрона.

А вот другая двузубая вилка. Один след жирный и короткий, другой менее толстый, но зато более длинный.

Длинный след принадлежит протону. Он быстро растратил свою энергию и остановился в газе. После чего, естественно, перестал подавать признаки жизни.

Короткий след интереснее. Он тоже обрывается в газе, но с тем, чтобы дать начало новому следу. Этот последний тоже недолговечен. Пробежав коротенький путь, он в свою очередь ломается. А дальше уже бежит пунктирный заячий след электрона.

Целый каскад следов! Он уже знаком физикам: именно так распадается заряженный пи-мезон. Короткий след, без сомнения, принадлежит ему.

Итак, нейтральная частица распалась на пару из положительного протона и отрицательного пи-мезона. Общая сумма образовавшихся частиц явно больше массы протона. А если к ней добавить еще и часть массы, которая пошла на энергию частиц, то масса родителя оказывается близкой к 2200 электронным.

Физики в самом деле ошарашены. Они и думать не могли, что существуют такие сверхтяжелые частицы!

Новую частицу тоже было пытаются окрестить V-частицей. Но эта буква уже занята. К тому же другие физики полагают, что вилка (она может быть и зубьями вниз) больше похожа на греческую букву — ламбда.

Это обозначение в конце концов побеждает. Видимо, потому, что после открытия пи- и мю-мезонов ( и — тоже греческие буквы) греческий алфавит вошел в моду у охотников за частицами.

И вот, наконец, подведен первый итог. Действительно, многие частицы пришлось «закрыть» — еще быстрее, чем они были открыты. И все же, когда схлынули «миражные» частицы, в сетях физиков оказался богатый улов. Целых семь новых частиц!

Положение переменилось. Раньше теоретики предсказывали какую-либо новую частицу на кончике пера, а экспериментаторы потом годами искали ее. Теперь столы теоретиков ломились от свежей дичи. А теоретики, честное слово, не знали, что с ней делать!

Фотография совместного рождения ка-нуль-мезона и ламбда-нуль-гиперона. Отрицательный пи-мезон, столкнувшись с протоном в точке A, родил две нейтральные частицы. Одна из них в точке B распалась на два пи-мезона — положительный (след вверх) и отрицательный (след влево). Отсюда и заключили, что в точку B полетел ка-мезон. Другая частица в точке C распалась на протон и пи-минус-мезон (след последнего искривился в магнитном поле). Эта частица и есть ламбда-гиперон. О попытках объяснить тот факт, что обе V-частицы всегда рождаются вместе, вы можете прочитать в главе 9.

Группа мезонов пополнилась «лихой» тройкой ка-мезонов: положительного (⁺), отрицательного (^–) и нейтрального (⁰). Мы не ради красного словца так окрестили эту тройку. С ней физикам в ближайшие годы предстояло хлебнуть немало лиха. Кстати, ⁰-мезон — это та самая V⁰-частица, которую открыли Батлер и Рочестер.

К частицам тяжелее протона (их назвали гиперонами), кроме ламбды, добавились еще две сигмы (⁺ и ^–) и, наконец, кси-минус (^–).

Терпению приходит конец

Да, такой богатый улов не мог не порадовать экспериментаторов. Но — семь частиц на сотни тысяч просмотренных снимков! Это все равно, что миллиграмм радия на тысячи тонн переработанной руды. В конце концов открытие искусственной радиоактивности избавило человечество от каторжного труда по добыче радия.

Может быть, теперь ученые найдут способ извлекать новые частицы каким-то другим путем, — не выуживая их поодиночке из многих миллионов космических частиц? «Земные» физики сочувственно отнеслись к горячей просьбе физиков «космических».

Мы уже познакомились с первыми плодами этого сочувствия — ускорителями заряженных частиц. Генератор Ван-де-Граафа, генератор Кокрофта и Уолтона…