Техника - молодёжи 1978-11, страница 36
«CSflAPATOP ЗСЕЛЙгШОЯ* БОРИС КОЧЕТКОВ, инженер (Госцентр «Природа») Из всех действующих в природе сил человек в повседневной жизни чаще всего сталкивается 'с силами тяготения, или, как их еще лазы-, вают, гравитационными силами. Они проявляются всегда я повсюду. Способность человека непосредственно воспринимать тяжесть и ощущать значительность этой нагрузки вызывает представление о преобладании величины гравитационных сил иад всеми силами природы. Однако все окружающее нас полно противоречий. В мире элементарных частиц электромагнитные взаимодействия примерно в 10зв, ядерные (сильные) — в 1038 и слабые — в 1024 больше, чем гравитационные. Вместе с тем при взаимодействии объектов вселенной гравитационные силы становятся невообразимо огромными. Даже такие «малютки» (по космическим меркам), как Земля и Луна, притягивают друг друга с силой примерно в 20 миллионов миллиардов тонн! При этом сильные и слабые взаимодействия вообще не проявляются, а электромагнитное оказывает совершенно ничтожное влияние на движение больших и компактных космических объектов. Гравитационные силы связывают все тела вселенной — радиус действия их равен бесконечности. В отличие от всех других видов взаимодействий гравитация универсальна — ей подвержены все элементарные частицы и виды материи без исключения. Для сил тяготения природа не предусмотрела никаких преград. Они проникают через любые тела, как если бы их не было совершенно. - Тяготение является наиболее фундаментальным свойством материи, и относиться к иему без должного внимания при изучении элементарных частиц приходится только в силу недостаточного совершенства методов научного исследования. Мир элементарных частиц многолик, сложен и далеко не изучен, а вследствие втого в наших представлениях и достаточно запутан. Здесь еще не существует стройной классификации, подобной периодической системе элементов Менделеева. Даже само поиятие элементарности частиц до сего времени четко не определено. Вместе с тем есть один общепризнанный критерий разделения всех элементарных частиц иа две группы, а именно •— на частицы и античастицы. Так, элементарной частице электрону соответствует античастица позитрон, протону — антипротон, нейтрону — антинейтрон. При этом согласно соответствующим ныне представлениям частицы и античастицы различаются в основном знаком электрического заряда — остальные их свойства совпадают. Правда, некоторые нейтральные частицы, например фотоны (световые кванты), признаются едиными в качестве частиц и античастиц. Исходя из этого, можно предпо ложить существование вселенной, состоящей из античастиц. Ведь в ходе многих взаимодействий элементарных частиц возникают одновременно частицы и античастицы. Например, гамма-квант высокой энергии может образовать пару электрон — позитрон. А в процессе аннигиляции частицы и античастицы при столкновении превращаются в другие элементарные частицы (кванты электромагнитного или ядерного поля). Следовательно, способность к взаимодействию и одинаковая вероятность возникновения частиц и античастиц является закономерным и распространенным явлением. Но почему же мы в своей обыденной жизни и даже при весьма пристальном наблюдении не замечаем каких-либо скоплений или даже проявлений античастиц? Не могла же природа ни с того ни с сего отдать предпочтение частицам и совершенно игнорировать равноправные античастицы при построении вселенной. Ведь они являются ничуть не худшим «строительным» материалом. Для 'выяснения этого можно, конечно, просто предположить, что другие небесные тела — звезды, галактики, туманности — построены из антивещества. Но, высказав такое, вообще-то не новое, предположение, мы не ответим на основной вопрос: «А почему одни объекты вселенной состоят из вещества, а другие из антивещества? Каким образом вещество вселенной оказалось отсепарированным от антивещества?» Действительно, почему?.. Предположим, что античастицы наряду с противоположным знаком электрического заряда обладают от рицательным гравитационным взаимодействием, то есть силы гра витации их не притягивают, а отталкивают. Значит, античастицы обладают своеобразной «антимассой», порождающей отрицательное гравитационное поле. При этом инерционные свойства массы частиц и «антимассы» античастиц одинаковы. Возможно ли это? Во всяком случае, подобное явление не исключено. Действительно, если в свойствах частиц и античастиц есть существенное отличие, то почему бы эта закономерность не распространялась и на гравита ционное взаимодействие? Против подобного утверждения можно возразить, что античастицы согласно экспериментальным данным обладают той же массой, что и частицы, а следовательно, говорить об отрицательном гравитационном взаимодействии бессмысленно. Читателям, конечно, известен принцип эквивалентности, согласно которому тяготение проявляет себя так же, как и ускорение. Масса является одной из основных характеристик матерни, отражающей ее гравитационные н инерционные свойства. Проявления свойств массы тела под воздействием гравитационных сил (которое выражается как вес тела) или в системе, движущейся с ускорением (инерционное свойство массы, препятствующее ускорению), будут эквивалент ны. Отсюда обычно делается вывод, что если при определенных условиях гравитационные силы себя не проявляют, то массу тела можно определить, создавая ему ускорение. Действительно, предмет (нлн ча стица), имея определенную массу, может ничего не весить, но обладать при этом инертностью, которая является проявлением массы. Это очень хорошо и наглядно де монстрируют по телевидению космонавты. В условиях космического полета все предметы нзвссомы и, следовательно, как бы находятся вне действия гравитации (в действительности на них силы тяготения действуют, но они уравновешиваются центробежной снлой или силой, возникающей прн движении космического аппарата по орбите с ускск рением). Однако если в этих условиях попытаться кинуть какой-либо предмет — сообщить ему ускорение, то масса этого предмета не- 34 к |
