Загадки микромира

Экспериментаторы узнали об этом, поместив на изогнутом конце трубы счетчик. Он и зарегистрировал нейтроны, находившиеся в трубе около 200 секунд!

Когда ученые научатся создавать «консервы» из достаточного количества нейтронов, они смогут с большой точностью измерить дипольный момент нейтрона.

В десятках лабораторий мира ставятся опыты по проверке нарушения временнóй симметрии. Но окончательного ответа пока еще нет.

Давайте же пофантазируем и предположим, что нарушение принципа T- симметрии обнаружено. Теория CPT будет тогда спасена, но какой ценой! Ведь опять всплывает непонятная неэквивалентность правого и левого, неэквивалентность прямого и обратного направлений времени, неэквивалентность частиц и античастиц. Придется признать, что микромир «грешен» теми же асимметриями, с которыми мы давно уже свыклись в нашем макромире.

В мире, доступном нашим органам чувств, мы постоянно сталкиваемся с предметами, которые не обладают зеркальной симметрией. Не надо далеко ходить за доказательствами: наше собственное зеркальное отражение только похоже на нас.

Из чего состоим мы с вами и все, что нас окружает? Из протонов, нейтронов и электронов. И вокруг нет ничего и никого, кто бы состоял из антипротонов, антинейтронов и позитронов. Налицо зарядовая асимметрия макромира.

О времени же и толковать нечего. Безжалостная его стрела направлена всегда только вперед.

Никогда никого
Не зовите обратно.
Обратимость — вранье,
Суть движенья злорадна,
Ни его, ни ее
Не отдаст вам обратно.

И. Снегова

В чем же, наконец, смысл этой обнаруженной с помощью физики высоких энергий похожести, этой совпадающей асимметрии нашего обычного мира и мира сверхмалых масштабов? Какова связь между нарушением C-, P- и T-симметрии в макро- и в микромире? Отвечают ли CPT-симметрии микромира CPT-симметриям макромира?

Оба эти вопроса, — говорят ученые, уводят задающего их в глубины космологии. Ведь и зарядовая и временная асимметрии окружающего нас мира являются следствиями особых «начальных» условий, существовавших во вселенной примерно 10¹⁰ лет назад.

* * *

Нарушение пространственной и зеркальной симметрий в слабых взаимодействиях, непригодность «CP-зеркала» для небольшого числа распадов нейтральных ка-мезонов… Так ли уж важны эти мизерные отклонения на беспредельном фоне сильных взаимодействий, обладающих и C-, и P-, и CP-симметрией? На фоне тех самых сил, что удерживают нуклоны в ядрах и которым подчиняется подавляющее большинство мельчайших кирпичиков материи? И почему, наконец, физики с таким усердием исследуют эти небольшие нарушения симметрии в микромире?

«Да потому, — говорит доктор физико-математических наук Д. Франк-Каменецкий, — что в науке нет мелочей. Она обязана объяснить все до конца, а каждое еще не понятое явление может таить целый океан неведомого. Ничтожное черное пятнышко на фотопластинке, лежавшей рядом с препаратом урана, оказалось предтечей всей ядерной физики и техники».

У физиков уже сложилось впечатление, что мир в общих чертах прост, но в частностях очень сложен. Самый страшный симптом сложности — это нарушение симметрии. Ведь все простое симметрично.

О том, как окончательно отразятся на современном миропонимании рассказанные здесь истории, пока неизвестно. Это замечание справедливо и по отношению к третьей загадке, которая еще и не стала историей.

Новая, только что обнаруженная физиками «загадка K°₂→2μ», опять-таки, как нетрудно заметить, задана уже знакомыми нам ка-мезонами.

Группа американских ученых из Калифорнийского университета изучала на бэватроне Лоуренсовской радиационной лаборатории распад долгоживущих нейтральных тяжелых мезонов. По теории, основанной на самых простых и, казалось бы, надежных предпосылках, как минимум один из 150 миллионов зарегистрированных в установке тяжелых мезонов должен превращаться в пару легких частиц — мю-мезонов с положительным и отрицательным знаками электрического заряда. А экспериментаторы обнаружили, что вероятность такого процесса, по крайней мере, в три раза меньше. Что это означает?

Именно такой вопрос с редким единодушием задали многие физики, узнав из журнала «Physial Review Letters» о сенсационных результатах опытов на бэватроне.

Но ответа на него пока нет. Возможно, «парадокс K°₂→2μ» и вовсе не парадокс, а только новый эффект проявления нарушения CP-симметрии. Доказательством этого послужило бы обнаружение распада короткоживущих нейтральных ка-мезонов на две легкие заряженные частицы.

«Но если в опыте таких распадов не обнаружат, — считает член-корреспондент. АН СССР А. Балдин, — то катастрофа усугубится. Сейчас это самая острая проблема в физике элементарных частиц».

На ускорителе в ЦЕРНе уже поставлен эксперимент, в котором на 4 · 10⁷ распадов короткоживущих ка-мезонов не обнаружено ни одного случая распада на два мю-мезона.