PRO Антиматерию

Мы никогда не узнаем, каких успехов Пиччионе мог бы добиться, если бы он был первым. Ведь он мог бы и не открыть антипротон! История не знает сослагательного наклонения. Бурно обсуждавшее этот вопрос научное сообщество на какое-то время утратило любопытство к античастицам. Но интерес опять появился после открытия еще более глубокого слоя материи, кварков, и антиматерии, антикварков, что в конце концов приведет к объяснению того, как материя появилась в результате Большого взрыва.

Кварки и антикварки

Когда Дирак выступил с предположением о существовании антиматерии, он знал только электрон и протон. Даже после открытия нейтрона (которое произошло в тот же год, что и открытие позитрона, о котором говорил Дирак), «меню» частиц все равно оставалось небогатым. Однако в течение тридцати лет было открыто столько частиц в космических лучах и в новых ускорителях частиц, что кажется, если бы Дирак выступил со своим предположением тридцать лет спустя, на него мало кто обратил бы внимание. Еще одна частица? Ну и что?

Ускоритель в Беркли, о котором мы только что рассказали, разработанный для производства антипротонов, также добавил и другие новые частицы в «меню». Все эти новые частицы были нестабильными, некоторые жили не дольше, чем лучу света требуется для того, чтобы пересечь атомное ядро. По сути это – сказать, что частица умирает в момент ее создания. Поскольку теория относительности Эйнштейна подразумевает, что информация не может путешествовать быстрее скорости света, частице требуется какое-то мгновение на то, чтобы сформироваться, а потом распасться на более мелкие части. Другие обнаруженные частицы жили дольше, но и в этом случае мы имеем в виду менее одной миллиардной доли секунды или примерно то время, которое свету требуется, чтобы пройти по вашей ладони. Вы можете задуматься: а как кто-то вообще смог узнать о чем-то таком эфемерном? Ответ заключается в мощи современной электроники и в том факте, что, когда эти частицы путешествуют на скоростях, близких к скорости света, они могут преодолевать измеримые расстояния в период своей короткой жизни.

Любая частица, имеющая электрический заряд, может выбивать электроны из атомов в воздух, когда в них врезается. Если воздух влажный, то после прохождения частицы образуется след из паров. Камера Вильсона революционизировала понимание атомных частиц, включая открытие позитрона в первой половине ХХ века. Но изобретение более мощных инструментов сделало ее музейным экспонатом во второй половине ХХ века.

Американский физик и нейробиолог Дональд Артур Глейзер (1926–2013), сын еврейских иммигрантов из России, наблюдал за пузырьками в кружке пива. И это наблюдение в 1952 году, когда он работал в Мичиганском университете, привело к изобретению им пузырьковой камеры для регистрации заряженных частиц, за которую он в 1960 году был удостоен Нобелевской премии по физике. В дальнейшем Глейзер работал в Калифорнийском университете в Беркли, где изобрели «Беватрон», на котором он лично проводил эксперименты. До пузырьковой камеры Глейзер сконструировал множество улучшенных камер Вильсона и искровых камер, разработал несколько типов пузырьковых камер для экспериментов в области высоких энергий и сам экспериментировал на них.

Пузырьковая камера очень быстро стала поразительным средством для открытия танца субатомных частиц. В камере Вильсона частицы формировали пузырьки жидкости в окружающем газе, а в пузырьковой камере они формировали пузырьки газа в жидкости. И образы пузырьковых следов – спиралей в магнитном поле, которые дробятся при распаде частиц, производя «потомство», будто родители, передающие свои гены, стали удивительными произведениями искусства и открытием невероятных истин для тех, кто научился эти следы расшифровывать.

К протону и нейтрону вскоре присоединились частицы, которые во многом казались более тяжелыми их версиями, но со свойствами, благодаря которым их назвали «странными частицами». Некоторые являются более странными, чем другие. Еще были частицы, не имеющие того особого характера, который позволил бы называть их «странными», но они были своеобразными, они волновали и дразнили ученых. Им стали давать имена, используя греческие буквы и обозначения этих букв в греческом языке. Так, например, появились лямбда (Λ), омега (Ω), сигма (Σ), дельта (Δ) и другие. Когда греческого алфавита не стало хватать, перешли на латинский.