Загадки микромира

Еще в 1956 году академик Н. Боголюбов, ныне директор ОИЯИ, доказал, что так называемые дисперсионные соотношения — связывающие величины, непосредственно измеряемые на опыте, — вытекают из общих принципов современной теории.

Какая уникальная возможность! При измерении полной вероятности взаимодействия частицы с веществом и вероятности рассеяния ее на малые углы одновременно проверялись основные постулаты теории. Протягивалась тем самым ниточка связи между фундаментом современной физики и экспериментами в мире элементарных частиц.

Спустя два года член-корреспондент АН СССР И. Померанчук получил еще одно из фундаментальных соотношений. Теорема Померанчука тоже связывала исходные аксиомы с экспериментом.

На Дубненском синхрофазотроне дисперсионные соотношения были проверены до энергии 10 Гэв. Никаких противоречий там не обнаружилось, но кое-что было пока неясно. Теорему Померанчука опыт не подтверждал, но это никого не удивляло. В теореме говорилось, что при больших энергиях частицы и античастицы должны с одинаковой вероятностью взаимодействовать с одной и той же мишенью. Но какую область энергий надо считать достаточно высокой, было неизвестно. Оставалась надежда, что теорема подтвердится в будущих экспериментах.

Понятно, с каким нетерпением ждали и теоретики и экспериментаторы вступления в строй нового, более мощного ускорителя. Серпуховской гигант предоставлял в их распоряжение не только протоны с рекордной энергией. Это была настоящая фабрика для производства уникальной продукции вторичных частиц: пи- и ка-мезонов, антипротонов, нейтрино.

Основы теории можно было проверить сразу на разных сортах частиц. И одним из самых удобных объектов для этой цели оказались уже известные нам удивительные нейтральные ка-мезоны. Они рождались при столкновении мчащихся со скоростью света протонов с мишенью, находящейся прямо в вакуумной камере ускорителя. А мгновение спустя на выходе 50-метрового канала появлялись наши старые знакомые, долгоживущие нейтральные ка-мезоны.

Эти частицы, как говорят физики, — идеальный «подарок» природы для проверки теоремы Померанчука. Каждая из них — определенный тип смеси частицы и античастицы, ка-ноль-мезона и анти-ка-ноль-мезона. Теперь достаточно было поставить на их пути вещество, и в одном эксперименте физики могли сравнить, как ведут себя представители мира и антимира.

В конце августа 1970 года в Киев на конференцию по физике высоких энергий съехались ученые из сорока стран. В живописном центральном районе города, в зале Октябрьского Дворца культуры собрались те, кого волнует дальнейшее развитие физики элементарных частиц.

Пятьсот докладов предстояло прослушать участникам этого крупнейшего форума ученых. Но самыми притягательными, самыми интересными были доклады, сообщавшие результаты экспериментов, выполненных в Серпухове по проверке дисперсионных соотношений и теоремы Померанчука.

Физик-экспериментатор член-корреспондент АН СССР Ю. Прокошкин рассказал о результатах опытов по взаимодействию с нуклонами протонов и антипротонов, пи-плюс-мезонов и пи-минус-мезонов, ка-плюс-мезонов и ка-минус-мезонов с энергией до 70 миллиардов электрон-вольт.

Большой интерес вызвали экспериментальные результаты, полученные в работе с нейтральными ка-мезонами группой доктора физико-математических наук И. Савина из лаборатории высоких энергий ОИЯИ. Высокую оценку дал им крупнейший американский физик-теоретик Янг, выступавший в дискуссии по докладу.

Участники конференции аплодисментами встретили появление на трибуне доктора физико-математических наук В. Никитина. Под его руководством ученые Дубны на серпуховской установке провели один из первых опытов по проверке фундаментальных основ теории.

Нетрудно понять, почему серпуховские эксперименты вызвали такой интерес ученых всего мира. Председатель оргкомитета конференции академик Н. Боголюбов сказал: «Многие важные выводы теоретиков делались до сих пор на основе экспериментальных фактов, добытых с помощью ускорителей с энергией протонов до 30 миллиардов электрон-вольт. Какие закономерности проявляются при гораздо больших энергиях, куда пошли экспериментальные кривые? Не опрокинут ли они устои теории?»

Однако на этот раз сюрпризов не было. Обсуждение результатов, полученных в Серпухове, убедило физиков, что аксиомы, лежащие в основе квантовой теории и теории относительности, подходят и для описания элементарных частиц.

Затишье перед бурей

Бывает в природе удивительный момент, который мы называем затишьем перед бурей. Все замирает, все кажется неподвижным и полным ожидания. Но посмотрите наверх — там с большой скоростью перемещаются низкие, наполненные влагой облака. Вот они собрались в большую черную тучу, которая, тяжелея, опускается все ниже и ниже.