Техника - молодёжи 1978-01, страница 42

Техника - молодёжи 1978-01, страница 42

СУПЕРМУЛЬТИЛЛЕТ МЕЗОНОВ

CS

f I

шР-\1 - ' дйИ da(w) \

[sullfa^W , /id (к

ЩМВДНИЕ 0

dc>

ИАРоедниЕ'-l

Супермультиплет мезонов, который включает недавно обнаруженные «очарованные» частицы, можно расположить в вершинах кубического восьмигранника. В нем 15 частиц, шесть из которых обладают «очарованием». Каждый мезон состоит из кварка и антинварка.

Теоретически все это довольно убедительно, но бесспорным доказательством существования кварков может стать только открытие самих кварков. Казалось бы, частицы с таким необычным свойством, как нецелый электрический заряд, если только они существуют, могут быть легко обнаружены. Но вот тут-то и проявилась совершенно мистическая природа кварков: многочисленные поиски, ведущиеся уже более десяти лет, пока не дали каких-либо определенных результатов. Поиски кварков идут в нескольких направлениях.

Во-первых, это эксперименты на ускорителях. Если свободные кварки могут существовать, то при достаточно больших энергиях сталкивающихся частиц можно надеяться «выбить» из них кварки. Но пока это сделать не удалось. Видимо, кварки очень тяжелые частицы — в 10— 20 раз тяжелее протона. Может по-

Тан изобразил наш художник Н. Розанов еще один новый мезон, похожий на J/ф— частицу, но тяжелее ее больше чем в три раза. Полагают, что ои составлен из нвар-ка и антикварка, которые обладают пятым ароматом — «нрасотой».

казаться удивительным, что составляющие части тяжелее целого, однако с точки зрения физики все объясняется довольно просто. Как известно, масса и энергия — равноправные формы существования материи. Массы элементарных частиц принято измерять не в граммах, а в единицах энергии — электрон-вольтах. Энергия связи тяжелых кварков, составляющих, скажем, протон, настолько громадна, что основная часть их массы «съедается» взаимодействием. Поэтому для того, чтобы разбить протон и выпустить кварки на волю, надо приложить просто чудовищную энергию извне. Такую энергию невозможно получить на существующих сейчас ускорителях. Только эксперименты на значительно более мощных установках, которые позволят получать частицы с энергией в триллионы электрон-вольт, смогут дать окончательный ответ, существуют ли свободные кварки.

Тем не менее ученые не сидят сложа руки, дожидаясь постройки новых ускорителей. Есть более простые способы поисков частиц с дробным зарядом. Все они основаны на предположении о том, что кварки в небольших количествах находятся в обычном веществе. Это не так уж невероятно.

Кварки могли быть выбиты из элементарных частиц космическими лучами, энергия которых намного превосходит энергию, получаемую на ускорителях. Такой кварк, заряженный отрицательно, мог быть захвачен атомным Ядром вместо электрона и образовать атом с дробным зарядом. Положительно заряженные кварки могли сами играть роль атомных ядер и, захватив электрон, образовать во-дородоподобные атомы. Конечно, такие атомы должны встречаться чрезвычайно редко. Однако вполне возможно, что в достаточно большом кусочке вещества окажется атом с нецелым зарядом. Но как его обнаружить? Как определить величину заряда?

И тут вспомнили эксперимент, проделанный в начале нашего века известным физиком Р. Милли-кеном. Ему удалось построить установку, с помощью которой можно было определять заряд капелек масла. Наблюдая в микроскоп за поведением отдельной капельки масла, Милликен установил, что минимальный заряд, которым может обладать частица вещества, равен заряду электрона. Однако в сообщении, сделанном им в 1909 году в философском журнале, имелась одна примечательная оговорка. «Я пренебрег, — писал Милликен, — одним ненадежным и невоспроизведенным вторично наблюдением одной заряженной капли, которое давало величину заряда этой капли примерно

на 30% меньше, чем окончательное значение е (заряд электрона)».

Так что же это было? Ошибка или капля с дробным зарядом?

Более полувека это замечание Милликена не привлекало внимания физиков, но с появлением гипотезы о существовании кварков стало ясно, что эксперимент необходимо повторить.

И вот в мае 1977 года мир облетело волнующее сообщение: трем физикам из Стэнфордского университета удалось обнаружить частицы с зарядом, равным '/з заряда электрона. Установка, которую использовали в своем эксперименте Д. Ля Рю, В. Фэирбэнк и А. Хебард, представляла современный вариант установки Милликена. Вместо капелек масла стэнфордские физики решили измерять заряд на шариках из ниобия, которые были значительно тяжелее капелек масла и состояли из большего числа атомов.

По словам Д. Ля Рю, установка позволяла измерять заряд почти в сто раз меньший, чем заряд электрона. Трудно описать удивление исследователей, когда они обнаружили, что один из шариков, несший на себе дробный заряд, при повторном измерении потерял это свойство. Что же произошло? Дело в том, что между сериями измерений все шарики проходили очистку сначала в спирте, а затем в ацетоне Значи^ дробный заряд, если только такой действительно был, находился на поверхности шарика. Тогда обратили внимание на то, что часть шариков при подготовке эксперимента была подвергнута термической обработке не на основании из ниобия, а на основании, сделанном из вольфрама. Может быть, все дело в вольфраме? В последней серии экспериментов было обнаружено, что два из трех шариков, проходивших обработку на вольфрамовом основании, действительно несут на себе дробный заряд. Это был несомненный успех.

Кан следует из различных теоретических построении, наряду с «красивым» Ь-кварком должен также существовать еще более тяжелый шестой кварк — «истинный», или «правдивый», также нарисованный нр-чим художником Н. Розановым.

КВАРК И

КРАСИВЫЙ ПРАВДИВЫЙ

Обсуждение
Понравилось?
Войдите чтобы оставить комментарий
Понравилось?