Техника - молодёжи 1958-01, страница 15

Однажды Алиса замечталась, глядя ца свое изображение в ас окале, и, когда изображение вдруг окликнуло ее, девочка нисколько не растерялась. Она только спросила, кто ее вовег.

— Это я — Антиалиса, —сказала за-зеркальная девочка. — Хочешь совершить увлекательное путешествие в Пространстве и во Времени? Можешь захватить свою кошку Дину. Но меня с гобой не будет. Я их Антимира и потому отличаюсь от тебя не только тем, что то, что у тебя слева — g меня справа. но и тем. что состою не ил протонов. нейтронов и влек тронов, как ты, а их антипротонов, антинейтронов н позитронов. Если мы дотронемся друг до друге, произойдет катастрофа.

Вспомнив эти основный сведения об •томном ядре, спустимся этажом ниже — • мир элементарных частиц. Тут-то и начинается самая интересная часть нашего путешествия.

УДИВИТЕЛЬНОЕ СЕМЕЙСТВО

Обитатели последнего «подвального» этажа, так называемые элементарные частицы, бесспорно, одни из самых удивительных образований а мире.

Во-первых, оии вовсе не «кирпичи» мироздания, как их называют часто, а сложные образования, делимые дальше, хотя и несколько не так, как, скажем, делится ядро а реакциях расщепления.

Затем, они ие частицы в обычном смысле слова, а одновременно и волны, каким-то образом локализованные (привязанные к определенному участку) в пространстве. Им присуща поразительная способность взаимопревра-щаться из одних видов частиц а другие. Нейтроны превращаются а протоны, электроны и нейтрино; пи-мезо-иы — в мю-мезоиы и нейтрино (ипи антинейтрино) и т. д.

Далее, они обладают какой-то осо. бенной структурой. Никто ие знает, как построены элементарные частицы, даже самая изученная из них — электрон.

В мире элементарных частиц существует любопытная, открытая впервые в 1929 году английским физиком Полем Дираком симметрия, связанна) с электрическим зарядом. Выражается зто в том, что наряду с каждой основной частицей (какую частицу считать основной, разумеется, безразлично) существует и так называемая античастица. Античастица во всем совпадает с основной, за исключением знака электрического заряде.

Имеют свои античастицы и электри. чески нейтральные частицы. Некоторые из них ничем ие отличаются от основных, например фотон и антифотон,

другие же отличаются теми или иными признаками. Нейтрон отличается от антинейтрона тем, что у них направление магнитного момента противоположно. Поэтому зто разные частицы, хотя они и не обладают электрическими зарядами.

В мире элементарных частиц существуют два типа процессов, резко отличающихся друг от друга. Одни — быстрые процессы — вызываются так называемыми сильными взаимодействиями (такими, как например, столкновения нуклонов друг с другом или с ядрами или столкновения пи-мезонов с нуклонами и с ядрами) и протекают за чрезвычайно малые промежут-

—53

ки времени — порядка 10 сек. К быстрым относятся также процессы, вызываемые электромагнитными взаимодействиями, то есть процессы, происходящие в электронной оболочке атомов. Другие — медленные — процессы вызываются слабыми взаимодействиями, ответственными за так называемый бета-распад, то есть за радиоактивный распад с выделением электронов. «Мед енность» второго типа процессов весьма условна—продолжительность этих процессов порядка 10"~⁸и даже 10 ~'°сек., то есть от одной стомиллионной до одной деся-тнмиллиардной доли секунды.

Чтобы закончить общую характеристику семейства элементарных частиц, скажем, что при всей их необычности они в своих превращениях подчиняются вполне определенным физическим законам квантовой механики, теории относительности и группе так называемых законов сохранения. Во всяком случае, так безоговорочно считалось до декабря 1956 года Но в этот зим-иий месяц произошли события, которые поразили многих и заставили ученых усомниться а некоторых самых фундаментальных представлениях современной физики.

ЧЕТНОСТЬ И СИММЕТРИЯ МИРА

Все разыгралось вокруг одного закона сохранения.

Законы сохранения являются тем самым, что связывает свойства физических систем (в том числе элементарных частиц) с самыми общими Свойствами пространства и времени. Из общих свойств пространства и времени вытекают законы сохранения, эако ны же сохранения являются основными свойствами физических систем. Существующая здесь связь настолько неразрывна, что если бы вдруг обнаружилось, что какой-либо закон сохранения не всегда имеет место, то это означало бы, что или пространство, или время не обладают теми свойствами, которыми мы их наделили.

Какими же свойствами, по нашему мнению, обладают самые всеобъемлющие физические понятия? (Оговоримся сразу, что нас интересуют только «чисть е» время и пространство, то есть время и пространство в пустоте Общая теория относительности показывает, что при наличии в простран стве больших масс, иными словами — при наличии заметных сил тяготения или гравитационных полей, свойства пространства и времени будут уже несколько иными, чем в пустоте.) До последнего времени считали, что время однородно, то есть что законы природы не меняются со временем; миллиарды лет тому назад изменения в природе происходили по тем же законам, что действуют и сейчас; по этим же законам будет развиваться природа и миллиарды лет спустя,

пространство однородно тоже; за «окраинными» туманностями вселенной имеют силу те же самые законы, что действительны на Земле:

пространство еще и изотропно, иначе говоря, в нем нет избранных направлений; какое бы направление дви

О нрытие антипротона, — говорят известные английские астрофизики Г. Бврбидж и Ф Хойль, — поставило перед и уной целый ряд астрофизнчвсних и кос* сии: вопросов, связанных с гипотезой о полной симметрии ве

щества и антивещества С точни зрении теории элементарных частиц а и стоящее время иет оснований сомневаться а справедливости постулата о симметрии.

В связи с этим представляет интерес вопрос о возможности существо! ання антизвезд и антнгелак-гин. Однано при этоХ возникают некоторые трудности. Так, если даме вещество вселенной и распределен! симметрично между его положительными и отрицательными формами (плюс-веществом и минуе-ввщвством соответстаенноТ. то это невозможно обнаружить с помощью методов, применяемых я оптнчесной астрономии... Несмотря ив упомянутые труд, иости, целый ряд сведений асв же можно получить из анализе Движения газа а пределах нашей Галактини, а также из данных радиоастрономии. В частности, можио установить предел отношения количества плюс-вещества и мниус-вещества а межзвездном газе нашей Галактики . Маловероятно, чтобы плотность минус-вещества в межзеездиом газе могла бы превысить одну десяти-миллионную плотности плюс-вещества».

Важным аргументом а пользу существования антимира явилось бы наличие а мировом пространстве значительных эффектов вннигиляции: это свидетельствовало бы о присутствии там больших масс аити или минус-вещества. В свою очередь, за наличие аннигиляции могли бы говорит высоине энергии радиоизлучений из т IX или иных галактических источников. Оказелось, что из созвездия Лебедя излучаются радиоволны, энергия которых примерно в десять миллионов раэ выше энергии радиоволн, испускаемых «нормальными» галантинами типа нашей. Барбндж и Хойль допускают, что это может свидетельствовать о том, «что источник радиоизлучения а созвездии Лебедя представляет собой галактику, находящуюся во взаимодействии с антигалактикой или с облаком антигаэа*.

«В последние годы, — говорят далее Барбндж и Хойль, — Становится асе более очевидным, что радиоволны от космических объектов обусловлены синхронным излучением электронов большой анергии. В связи с этим необходимо найти достаточно вероятный процесс, который позволил бы объяснить образование электронов высоннх энергий. Аннигиляция является именно таиим процессом».

(По материалам сборника «Проблемы совремеивой физики» №11. 1958 г.)

10