Знание-сила, 2001 № 08 (890)

Согласно космологической теории академика А.Д. Сахарова, именно незначительное нарушение СР-симмметрии привело к тому, что наша Вселенная составлена почти исключительно из материи. Не будь этого нарушения, вся наша Вселенная через считанные миллисекунды после Большого Взрыва мота бы аннигилировать. Этот дефект симметрии защитил материю от антиматерии. Однако до сих гор идея А.Д. Сахарова не вполне укладывалась в стандартную модель элементарных частиц. Поэтому исследование процессов, все-таки нарушающих привычную симметрию, вызывает большой интерес.

К концу прошлого века квантовая механика позволила разработать устройства, манипулирующие объектами в миллиардную долю метра

Электроны с зарядом, равным одной трети

Еще лет пятнадцать назад американский физик Роберт Логлин предсказывал один любопытный эффект. По его предположению, электроны, запертые в тонком слое полупроводника, оказавшись внутри сильного магнитного поля, должны вести себя так, словно их заряд меньше элементарного заряда электрона. Его догадка подтвердилась лишь недавно – в эксперименте, проведенном физиками из Института Вейцмана (Реховот, Израиль).

Объектом их наблюдения был «двухмерный электронный газ» – тончайшая прослойка, разделявшая два различных полупроводниковых материала. Они поместили эту конструкцию в магнитное поле и охладили всего до нескольких градусов выше абсолютного нуля, дабы температура никак не влияла на результаты эксперимента. После этого с помощью очень чувствительной аппаратуры они принялись изучать так называемый дробовой шум, что возникает из-за случайных изменений количества электронов и характера их движения.

Проанализировав величину электрического тока, ученые пришли к выводу, что в данном случае заряд частиц равен… всего одной трети элементарного заряда электрона.

Еще одно достижение квинтовой механики – сканирующий туннельный микроскоп, с помощью которого можно наблюдать перемещение молекул на поверхности металла, иначе говоря, работать с «атомными счетами»

Нобелевский лауреат Э. Фермы и фрагмент его лекций по квантовой механике

Словарь

Механика

Материальная точка

Траектория

Скорость (V)

Простой аналогии нет

Потенциальная энергия – функция координат: U=U(x)

Энергия Е

Оптика

Волновой пакет

Луч

Групповая скорость (V)

Фазовая скорость (u)

Показатель преломления (или фазовая скорость u) как функция координат

Частота v [В диспергирующей среде u = u (v, x)]

В оптике

E=E(v).

Разберем прежде всего следующее сопоставление:

Рафаил Нудельман

Четвертинка электрона

На состоявшейся недавно в американском городе Миннеаполисе конференции по квантовым жидкостям и твердым телам произошла небольшая сенсация. Сообщение молодого британского физика Хэмфри Мариса настолько заинтересовало участников и вызвано такую бурную дискуссию, что организаторы посвятили его обсуждению дополнительную сессию, в которой приняли участие свыше ста человек. В течение двух часов они пытались найти ошибку в рассуждениях Мариса и, не найдя ее, разошлись в твердом убеждении, что она непременно должна где-то таиться, ибо безумная идея докладчика никак не может быть верна. «Этого не может быть, потому что этого не может быть никогда», – как говаривали в старину. «Этим» было высказанное Марисом утверждение о возможности расщепления электрона.

Неделимость электрона – одна из основ современной квантовой теории. «Мысль о возможности расщепления электрона на более мелкие заряженные частицы, – говорят теоретики, – абсолютно несовместима с квантовой теорией вообще и квантовой электродинамикой, в частности». Добавим: а также с физикой высоких энергий. Все эксперименты по столкновению частиц в ускорителях неизменно подтверждают центральное представление физики о том, что электрон – точечная частица, не имеющая внутренней структуры. Этот факт остается незыблемым вплоть до самых высоких достигнутых сегодня в эксперименте энергий. Тем не менее теперь налицо и другой факт: Марис не только утверждает, что электрон можно разделить на половинки и четвертушки, он заявляет, что это уже было сделано в тридцатилетней давности эксперименте, авторы которого сами не поняли, что они сделали (а потому не смогли тогда объяснить свои результаты).