НА ПЕРЕДНЕМ КРАЕ НАУКИ

тельного состояния, без перемещения в другую группу. И, как ни странно, этот факт, не укладывавшийся в рамки теории унитарной симметрии, подтверждал согласующуюся с этой теорией кварковую структуру частиц гораздо больше, чем все известные до тех пор опытные результаты, вытекавшие из математической схемы унитарной симметрии.

Если адроны и в самом деле состоят из кварков, стянутых воедино какими-то силами, то поглощать энергию и возбуждаться они могут, не только изменяя вращение кварков, но и вызывая их колебания друг относительно друга. Как если бы кварки были связаны пружинками, а мы щелчком сообщали им порцию колебательной энергии. Теоретики сами не учли возможность такого возбуждения частицы, имеющей сложную структуру. И вот экспериментаторы буквально натолкнулись на нее. Назвали такое воз-

«ш о

Радиальное и орбитальное возбуждение нварновой системы мезона.

буждение радиальным в отличие от орбитального, когда меняется собственный момент вращения. Действительно, приходя в колебательное движение, отдельные части ад-рона должны перемещаться по радиусу.

— Таким образом, радиальное возбуждение дает возможность прозондировать внутреннюю структуру адронов, — отметил Алексей Алексеевич значение этого открытия. — Поскольку получаются эффекты, не предсказанные теорией унитарной симметрии, то имеем более непосредственное и прямое доказательство существования кварков.

Открылась заманчивая возможность: раз нельзя увидеть кварки в свободном состоянии, то почему бы не углядеть их, пусть хоть краем глаза, внутри адронов? При радиальном возбуждении кварк уже

не представляется в виде некоего умозрительного образа математического понятия теории, поскольку теория унитарной симметрии здесь уже ни при чем. И особенно важно обнаружить радиальное возбуждение пи-мезона. Пока что радиальные возбуждения наблюдались для пси-частиц и для ро-мезонов.

Пи-мезон, или пион, был предсказан в 1935 году, а наблюдали его впервые в 1947 году. Сейчас эти частицы получают в ускорителях миллиардами. Пи-мезон — самый легкий из адронов. Он состоит из легкого кварка и его антикварка. Среди адронов пион играет такую же роль, какую играет атом водорода среди всех других атомов.

БОРЬБА ЗА ТОЧНОСТЬ

— Когда мы ставили свой эксперимент, у нас не было такой дерзкой мысли обнаружить радиальное возбуждение пи-мезона, — признается Алексей Алексеевич. — Мы прекрасно сознавали, что раз такое возбуждение до сих пор не наблюдали, то, значит, обнаружить его весьма трудно. Видимо, оно ускользает от экспериментаторов, и естественно, что мы не планировали такого открытия.

— Какова же была цель вашего эксперимента? — интересуюсь я.

— Мы решили исследовать орбитальные возбуждения пи-мезона, — отвечает Алексей Алексеевич. — Такое возбужденное состояние пиона с моментом единица, так называемый Ai резонанс, было обнаружено другими, учеными. Оно полностью соответствует схеме унитарной симметрии. Но позднее в эксперименте) поставленном исследователями из Института физики высоких энергий в Протвино (под Серпуховом) совместно с группой итальянских физиков из Европейского центра ядерных исследований (ЦЕРН), этот резонанс не обнаружили. Появилось сомнение в его существовании, и требовался точный проверочный эксперимент. Мы планировали как раз выяснить окончательно достоверность Ai резонанса. Предполагали подтвердить и существование орбитального возбуждения с моментом, равным двум, которое также было ранее обнаружено.

Эксперимент был поставлен на Серпуховском ускорителе — самом крупном в нашей стране протонном ускорителе. Для исследований использовали магнитный спектрометр, созданный в Объединенном институте ядерных исследований (Дубна) под руководством

А. А. Тяпкина. Это огромный электромагнит с рабочим простран

ством шириной 1,5 м, высотой 1,3 м и длиной 5 м, где устанавливается измерительная аппаратура. Пронизывающие это пространство элементарные частицы регистрировались с помощью 50 искровых камер. Иллюминированные искрами следы их пролета, так называемые треки, с помощью специальной системы зеркал фотографировались быстродействующими стереофотоаппарата-ми. Именно снимки стали объектом последующего скрупулезного изучения. На них были запечатлены все события микромира, разыгрывавшиеся в магнитном поле спектрометра, следы всех частиц, вылетавших из мишени, в которую бил пучок отрицательно заряженных пи-мезонов с энергией около 40 миллиардов электрон-вольт.

Роль арбитра в научном исследовании всегда сопряжена с особой ответственностью. Разрешить спор между противоречащими друг другу результатами прежних опытов можно только с помощью еще более тонких и чувствительных приборов, опираясь на более точную и рациональную методику эксперимента. Поэтому на всех этапах работы исследователи сосредоточили свои усилия на поиске и устранении возможных источников ошибок и погрешностей. Иначе их эксперимент не мог претендовать на звание проверочного.

Показалось, например, что следы частиц в искровых камерах недостаточно тонкие и четкие. А ведь, промеряя эти следы, исследователи должны были получать ценную информацию. И вот вся система пита-

Пролетая оноло атомного ядра, пион (1) возбуждается (2) и распадается на три новых пиона (3). Само же ядро получает некоторый импульс как единое целое, не разваливаясь и не возбуждаясь.

Г*

о

4

37