Охотники за частицами

И все это сооружение с величайшими предосторожностями захоронили в защитной стене одного из самых мощных ядерных реакторов. Наружу выходили лишь провода питания фотоумножителей и провода, по которым передавались сигналы от них.

Образование позитрона почти мгновенно давало вспышку в жидкости — сначала от ионизации, а затем от его аннигиляции. Обе эти вспышки следовали друг за другом быстро и практически сливались в одну. Затем спустя миллионные доли секунды следовала вторая вспышка от гамма-квантов, выброшенных ядром кадмия при захвате блуждавшего нейтрона.

Ученые засели за счет вспышек. Но прежде всего они застраховали себя. В конце концов такая комбинация вспышек могла быть вызвана разными случайными причинами — и космическими лучами, и радиоактивностью неработающего реактора, и многими другими.

Поэтому, еще до того как замуровать бак в стену реактора, они провели длительный контрольный опыт. Вы уже догадываетесь, что они считали фон. И только после этого начался долгий решающий опыт.

Медленно набираются редкие вспышки при работающем реакторе. Одна, вторая, третья. И только спустя длительное время становится ясным, что число вспышек в баке при работающем реакторе уже чуть-чуть превышает их число в контрольном опыте. Какие-нибудь три дополнительные вспышки в час.

Чуть-чуть! Но это несомненное «чуть-чуть». Оно выходит за пределы ошибок опыта. Единственной его причиной может быть только существование нейтрино.

Вот и все. Вы, должно быть, разочарованы? Вы ожидали чего-то весомого, зримого, яркого? Тогда еще раз перечитайте предыдущие главы этой книги. И вам станет ясно, что в невесомом и столь трудноуловимом мире сверхмалых частиц самые выдающиеся победы достигнуты, в сущности, косвенным путем.

И глаз не видит, и ухо не слышит, и зуб неймет! Но то, что недоступно чувствам, покоряется мощи человеческого разума.

Глава 9 Величие сверхмалого

Путешествие по лестнице энергий

Один физик когда-то остроумно заметил: «В сущности, физика может определить свою историю, как путешествие вверх по лестнице энергий!» Интересные слова! Какой же смысл в них вложен?

Школьное изучение физики мы начинаем с самых привычных вещей. Человек в лодке бросает камень. Лошадь тянет телегу. Сталкиваются и разлетаются в разные стороны бильярдные шары. Качается маятник на старых ходиках. Бегут волны по воде от брошенного камня. Звучит музыка в концертном зале. Все это — примеры механического движения.

Затем учитель переходит к теплоте. Перед нами длинной чередой проходят температуры, теплоемкости, теплопроводности, плавление, кипение, испарение. И вот на одном уроке сдергивается покров с первой тайны, лежащей в глубине вещей. Перед нами появляется молекула. Пока — просто крошечный бильярдный шарик, бесчисленное число раз сталкивающийся с другими такими шариками, пока еще не наделенный какими-то более тонкими свойствами.

Потом настает очередь электричества. Снова идут общие законы: притяжения, отталкивания, постоянного тока, переменного тока. Затем приподнимается занавес над второй тайной — над электронами.

Курс тем временем движется дальше. Подобно вавилонской богине Иштар — ее еще называют Астартой — мир, скрытый в глубинах вещей, сбрасывает один покров за другим. Вырисовывается мир атома, мир атомного ядра. И в конце концов перед нами предстает наиболее глубоко запрятанный из миров — мир элементарных частиц.

Так мы проходим школьный курс. Так его проходила сама физика. И проходила, двигаясь вверх по лестнице энергий.

Самые малоэнергичные движения — механические. Можно со страшной силой ударить снарядом по цели и разбить ее на мелкие осколки. И все равно осколки будут достаточно крупными, а удар останется механическим. Однако уже горение пороха в стволе орудия превращает его в газ, дробит на «осколки» в виде молекул. А еще более сильный нагрев разлагает и сами молекулы на атомы.

Электрическое поле еще сильнее. Оно обладает энергией, которая может разрушить и сам атом. Тогда появляются освобожденные из атомного плена электроны и атомные ядра. Электрическим полем можно разогнать атомные частицы до такой энергии, что они разрушат ядра. Появятся протоны, нейтроны, мезоны и другие элементарные частицы.

И здесь мы вступаем в область сверхвысоких энергий. Здесь мы достигаем сегодня верха энергетической лестницы.

Смотрите, как меняются контуры мира на каждой новой, более высокой ступеньке. Мы с вами живем у подножия этой лестницы. Нас окружает удивительное разнообразие живых существ — многие миллионы видов, и в каждом виде в чем-то хоть немного, но не похожие друг на друга особи. Но энергетически это разнообразие очень непрочно.

Небольшой нагрев — до каких-нибудь 100 градусов по Цельсию, — и живой мир перестает существовать. Гибнут нежные молекулы белков, разваливаются на кирпичики молекулы жиров и углеводов. Молекулярный мир становится беднее.

Следующая ступенька — нагрев до тысячи градусов, и перестают существовать более грубые и выносливые молекулы неорганических соединений, плавятся, испаряются и, наконец, разваливаются на атомы их молекулы.