Техника - молодёжи 1962-05, страница 36
Шрирода коварна, но не злонамеренна». Есть в этих словах Альберта Эйнштейна глубокий смысл. Природа полна тайн и загадок. Она искусно прячет их от людей, не доверяя случайным лицам. Однако, уступая упорству ученых, природа не увиливает от прямых ответов и не меняет раз открытые законы. Но . порою коварство природы достигает утонченности. Так случилось с мюоном (мю-мезоном), загадка которого не раскрыта до настоящего времени, несмотря на то, что сама эта частица микромира известна уже более четверти века. тиц с массой, примерно в 200 раз большей массы электрона. Новая частица получила название |Х-мезона, или мюона. Однако эти частицы, входящие в состав космических лучей, легко проходили через атмосферу, свинцовые пластины. Эти частицы можно было обнаружить даже на дне самых глубоких шахт. Такое поведение не приличествовало гипотетическим частицам Юкавы. Поскольку предполагалось, что они ответственны за сильные взаимодействия в ядрах, то они должны были активно взаимодействовать с ядрами любого вещества, скврзь которое они проходили. Уже при открытии мюона природа преподнесла нам сюрприз: мюон оказался подкидышем. Искали частицу, ответственную за ядерные взеимодействия, а нашли совсем другую частицу, но примерно с такой же массой. мюонЗАГАДКАМИКРОМИРАВ. БАТОВ, инженер Рис. В. ИВАНОВА Dee началось с того, что ПоДККДЫШа» начале тридцатых годов японский теоретик Хидеки Юкава пришел к выводу о существовании частицы с массой, примерно в 200 раз большей массы электрона. В то время из элементарных частиц были известны лишь электрон, фотон, протон и нейтрон. В 1932 году советский физик Д. Иваненко выдвинул гипотезу строения атомного ядра, согласно которой все атомные ядра состоят из протонов и нейтронов. Несмотря на кулоновские силы отталкивания, действовавшие между одноименно заряженными протонами, нуклоны (ядерные частицы) удерживаются в ядрах благодаря действующим между ними ядерным силам. Именно для объяснения характера этих сил Юкава и понадобилась новая частица. В отличие от дальнодействующих электрических и магнитных сил ядерные силы действуют лишь на коротких расстояниях, порядка размеров атомных ядер. Ядерные взаимодействия примерно в 137 раз сильнее электромагнитных. В настоящее время различают три типа взаимодействия: сильные, электромагнитные и слабые. Юкава рассуждал примерно так. Частица, ответственная за электромагнитные взаимодействия, — фотон, который не имеет массы. По аналогии ответственной за ядерные взаимодействия должна быть тоже частица, но с массой, большей массы электрона. , Юкаве удалось показать, что масса частицы, передающей ядерные взаимодействия, примерно в 200 раз больше массы электрона. Его доводы были настолько убедительны, что физики всех стран принялись за поиски этой гипотетической частицы. И уже в 1936 году Андерсон и Нидермайер в следах космических лучей на фотографических пластинках, экспонированных в камере Вильсона, обнаружили следы час- Прибор для изучения мюонов представляет собой вакуум-камеру длиной в 7,1 метра, помещенную между полюсами 85-тонного магнита. Согласно теории, когда мюон начинает вращаться по орбите в магнитном поле, его спин (ось магнитного момента) будет прецессировать (совершать вращательное движение) с частотой, несколько большей, чем частота вращения по орбите. Частота прецессии определяется по направлениям разлета электронов, возникающих на мишени в момент распада мюонов. После того как мюоны попадают в камеру, скорость падает в замедлителе, и они начинают совершать орбитальное вращение. Благодаря изменению напряженности магнитного поля вращающиеся по орбите мюоны перемещаются слева направо. ЮЛ так, была открыта не та ЗЯГЯДКЯ "частица, которую искали. ПЮОНа Это стало ясно после того, как физики твердо установили за- уСЛОЖНЯвТСЯ коны взаимодействия мюона с веществом. И снова начались поиски частицы Юкавы. Усилия физиков не пропали даром. Эта частица, получившая название я-мезона, или пиона, была обнаружена в 1948 году также в составе космических лучей высоко над уровнем моря. Оказалось, что время жизни пиона так мало (» 10—8 сек.), а взаимодействие с ядрами веществ настолько сильно, что он редко проходит через атмосферу и достигает земли. Пион действительно обладал всеми особенностями частицы поля ядерных сил. Однако, вместо того чтобы пролить свет на тайну существования мюона, открытие пиона только углубило ее. Дело в том, что по существующей теории элементарных частиц пион должен распадаться на позитрон (электрон) и нейтрино (антинейтрино). Но если эта реакция и имеет место в действительности, то она чрезвычайно редка. В большинстве случаев пион со средним временем жизни 2,5-10—8 сек. распадается на нейтрино и... мюон! Физики были довольны: благодаря такому «случайному» происхождению они могли искусственно производить мюоны в любом количестве. На современных ускорителях протоны большой энергии, сталкиваясь с ядрами мишени, в изобилии образуют пионы, которые, распадаясь, порождают мюоны. В десятилетие, последовавшее после открытия пиона, внимание физиков было отвлечено, во-первых, самим пионом, во-вторых, открытием ряда других частиц. В то же время пион был тщательно изучен с «внешней» стороны. Было выяснено, что во всех отношениях, кроме времени жизни (электрон — стабильная частица, а мюон живет примерно 2,6-10—6 сек., распадаясь на электрон, нейтрино и антинейтрино), мюон сильно напоминает электрон. Подобно электрону, мюон участвует только в электромагнитных и слабых взаимодействиях. Существуют два мюона: положитель 34 ПИОН МЮОН |
