Техника - молодёжи 1969-09, страница 5

Какие же именно частицы могут образоваться при «поражении мишени» столь мощными пучками протонов? Сколько их будет? Какова их энергия? Под какими углами они разлетятся? Не зная этого, невозможно спланировать даже простейший эксперимент, подобрать к нему приборы и режимы.

Предсказания теории на сей счет были, мягко говоря, сомнительны, поскольку до сих пор не создано всеобъемлющей теории сильных взаимодействий элементарных частиц. Слишком много неизвестных. На практике же никто и никогда с такими энергиями не работал. Первый эксперимент был проведен на ускорителе в Серпухове группой советских физиков и ученых ЦЕРНа.

Словно вагоны поезда, в затылок друг другу разместились прямоугольные металлические ящики — магнитные линзы, формирующие пучок. Затем идут похожие на цистерны два черенковских дифференциальных счетчика длиной около трех метров каждый. Это уникальные по точности и тонкости приборы. Они позволяют различить частицы с абсолютно одинаковым зарядом по разнице в скоростях, не превышающей стотысячной доли по отношению к скорости света. Светящийся конус голубого черенковского излучения в приборе преобразуется в кольцо — визитную карточку частицы. По разнице в радиусах кольца определяется, какая именно частица пролетела. Один из счетчиков сделан в ЦЕРНе. 4 года затратили ученые на его «изготовление. Второй за три года подготовили сотрудники Института физики высоких энергий, 12 фотоумножителей, целый шкаф логической электроники, шкаф пересчетов — все это необходимо для обработки данных каждого из счетчиков.

Кроме дифференциальных, есть еще другой тип черенковских счетчиков — пороговые, различающие скорости частиц по коэффициенту преломления их следа.

— Нам довелось первым увидеть то, чего не видел никто, — говорит молодой ученый Юрий Прокошкин. — И мы очень этому рады. Эксперимент, конечно, не несет никакой сенсации. Просто мы теперь совершенно точно знаем, что именно происходит, когда пучок протонов ударяется в мишень. У нас есть точные цифры выхода различных частиц. Мы можем делать рекомендации не только для своих новых экспериментов, но и для тех, что будут планировать на будущих ускорителях значительно большей энергии.

— А что вы можете сказать о своем первом эксперименте?

О том, который был закончен в день годовщины пуска ускорителя? Он тоже не несет никакой сенсации? — спросила я Прокошкина.

— Тот эксперимент был уже сам по себе сенсационным. Мы искали загадочные кварки.

Гипотеза кварков — тяжелых прачастичек материи, более элементарных, чем сами элементарные частицы, — возникла несколько лет назад. Для элементарных частиц, которых обнаружено уже несколько десятков, не существует столь стройной периодической системы, как таблица Менделеева. Чтобы как-то объяснить замеченные на опыте свойства их симметрии, и придумали кварки, обладающие дробным зарядом (до сих пор в природе существовал только целый заряд; единица его — заряд электрона) и составляющие в разных комбинациях все известные частицы.

С помощью кварков хорошо объяснялась масса экспериментальных закономерностей и даже предсказывались новые. Их обнаружение было бы сенсацией номер один современной науки, поэтому кварки искали на всех существующих мощных ускорителях, в космических лучах, ставились приборы на искусственных спутниках. Все было тщетно. Возможно, используемая энергия, не превышавшая трех миллиардов электрон-вольт, была недостаточна, и кварки тяжелее, чем предполагалось. Понятно нетерпение, с каким все ждали результатов первого эксперимента в Серпухове! Он был подготовлен очень тщательно и продуман до деталей. Ловушки — пороговые счетчики и магнитные линзы — отрегулировали так, чтобы создать оптимальные условия для выделения частиц только с дробным зарядом и достаточно большой массой, эквивалентной энергии около 30 миллиардов электрон-вольт.

За время эксперимента пропустили более миллиарда частиц, в основном пи-мезонов, но кварков не обнаружили. Точность эксперимента свидетельствует: либо кварки имеют большую, чем позволяет обнаружить ускоритель, массу, либо они рождаются реже, чем в одном случае на миллиард, либо их просто не существует.

— Этот отрицательный результат — большой вклад в физику элементарных частиц, — говорит директор института член-корреспондент Академии наук СССР Анатолий Алексеевич Логунов. — Четко обозначить границы возможных поисков — значит облегчить и ускорить работу как теоретиков, так и будущих экспериментаторов.

Вообще деятельность, которая ведется на ускорителе, очень важна для создания теории элементарных частиц, для выяснения взаимодействия частиц при высоких энергиях. Нынешние эксперименты — лишь первый этап, первые шаги на этом пути. Впереди интереснейшие опыты по проверке на высоких энергиях теоретических моделей, разработанных для низких энергий, поиски новых гипотетических частиц. В них примут участие физики разных стран.

Сейчас на очереди поиски кварков с зарядом 7з« Разработана перспективная программа на несколько лет вперед Что именно узнают ученые? Программой всего не предусмотришь.

Есть древняя сказка о мудреце и его ученике. Мудрец нарисовал на песке два круга: маленький м большой. «Вот твое знание, — сказал он ученику и указал на маленький круг, — оно мало, но и границы с неведомым у него малы. Я знаю больше тебя, но и границы с неведомым у моего круга стали больше».

Как же велик океан непознанного за гигантским кольцом самой мощной в мире атомной машины!

НАШИ АВТОРЫ • НАШИ АВТОРЫ ф НАШИ АВТОРЫ Q НАШИ АВТОРЫ ф НАШИ АВТОРЫ

Машущее крыло — давнее увлечение Виктора Филиппова, сменного мастера из Северодвинска. В его статье «Му-хо-лет» любопытная научная информация подана в виде занимательного рассказа.

Имя Е. КНОРРЕ — научного комментатора агентства печати «Новости» — часто появляется на страницах советских и зарубежных газет. Мы предлагаем вниманию читателей репортаж Е. Кнорре о работе серпуховского ускорителя.

Выпускник Литературного института имени М. Горького поэт Анатолий Чиков живет и работает в г. Загорске. Стихотворение «Скорость» — интересная попытка средствами и образами лирики «вторгнуться» в проблему освоения пространства.

Первую статью о подводном спорте хирург, кандидат медицинских наук О. ЖУКОВА опубликовала в нашем журнале в 1958 году. Статья «Под одной крышей с Нептуном» показывает, что увлечение автора остается неизменным.