Зеркальный мир

Цилиндр без особых отличительных признаков при переходе в противоположно ориентированную систему координат меняет лишь направление своего вращения (сверху). Конус, кроме того, меняет и свое положение (снизу)

И тем не менее атомы - еще не последний предел деления материи, это отнюдь не те простые, неделимые шарики, какими их представляли себе наши отцы и деды. Атомы сами состоят из более мелких единиц - таких, как протон, нейтрон и электрон. Кстати говоря, эти составные частицы атомов вполне могут существовать - путь лишь ограниченное время - и самостоятельно, вне атома.

Помимо трех уже названных физики нашли свыше 109 других частиц. Столь большое количество элементарных частиц наводит на мысль, что они не являются конечным звеном в природе и что широчайшее разнообразие форм создано из немногих составляющих. Поэтому физики надеются найти такой принцип упорядочения, который даст простое объяснение нынешней неразберихе частиц и античастиц.

Однако мы еще не рассказали, каким образом можно было бы обнаружить античастицу, если она мгновенно аннигилирует при столкновении с частицами. Представим себе сосновое редколесье, где дерево от дерева отстоит на 20 м. Охотник, выстрелив наудачу в таком лесу, может иногда попасть в ствол одного из ближайших деревьев, но в каких-то случаях его пуля пролетит по лесу довольно далеко, не зацепив ни единой сосны. Для элементарной частицы из космоса воздушная оболочка нашей Земли и сама наша планета - то же самое, что редколесье для пули. Но если античастицы так невообразимо малы, как же физикам удается их обнаружить? Разумеется, ученые их не могут видеть, как не видят они и электрического тока. Они лишь наблюдают за их действием, подобно тому как распознают электрический ток по вызванным им эффектам (отклонение магнитной стрелки, накаливание проволоки и т. д.). Примером тому может быть инверсионный (конденсационный) след, оставляемый турбореактивным самолетом, - шлейф, который тянется за ним на 20- или 30-километровой высоте. И хотя мы часто самого самолета не различаем, но узнаем о его присутствии по производимому им действию. Причем мы точно знаем, что это именно турбореактивный самолет, а не самолет с поршневым двигателем.

Именно принцип конденсационного следа используют физики-атомщики. Частицы высоких энергий, пролетая через газ, способный конденсироваться, то есть образовывать капельки, оставляют за собой инверсионный след. Когда заряженная частица пролетает через переохлажденный водяной пар (пар воды в отличие от «тумана» прозрачен!), происходит конденсация пара и вдоль траектории движения частицы образуется след из капелек воды - трек. Эти следы иногда имеют резкие изломы. Каждая такая точка излома траектории фиксирует соударение двух частиц. При этом уже на основе законов отражения в сочетаний с законами сохранения энергии и импульса, с помощью измерения ширины трека и т. п. удается в какой-то мере оценить скорость, массу, заряд и другие параметры частицы. Подчас из такой точки перелома выходят новые треки. Это значит, что при столкновении двух частиц возникли новые частицы. Именно такой случай, когда было отмечено появление пяти новых траекторий, и удалось наблюдать впервые в 1933 г.

Для случая столкновения протона с антипротоном теоретики предсказали рождение пяти новых элементарных частиц.

Между тем на больших ускорителях заряженных частиц были получены самые разнообразные античастицы. Они всегда очень недолговечны, так как вскоре сталкиваются с обычными частицами и аннигилируют. Но мы все же имеем очень точное представление об их массе и величине заряда.

В атоме антиводорода «антиэлектрон» - позитрон обращается вокруг отрицательно заряженного ядра - антипротона. При столкновении с обычным атомом водорода из-за мгновенной аннигиляции высвободилась бы энергия, примерно в 1000 раз превосходящая энергию распада ядра, используемую, например, в атомных электростанциях.

По соображениям симметрии большинство астрофизиков полагают, что во Вселенной имеется ровно столько материи, сколько и антиматерии. К счастью, миры, где атомные ядра имеют положительные заряды, удалены от миров с отрицательно заряженными ядрами атомов на весьма солидные расстояния. Поэтому в течение ближайших 1000 млрд. лет нет оснований опасаться столкновения нашей Галактики с ее антиподом во Вселенной.

ЧТО ТАКОЕ МОДЕЛЬ?