Юный техник 1971-09, страница 37

при переходе ядра из возбужденного в невозбужденное состояние. Значит, энергия у-квантов по закону сохранения энергии будет различной. Если «пороховой заряд» — энергия перехода —- немного изменится, то мы этого просто не заметим — соответствующее изменение энергии у-квантов будет полностью скрыто за случайными разбросами энергии, вызванными тепловым движением. Но оказывается, что в некоторых кристаллах при определенных условиях отдача передается не одному ядру, а всему кристаллу! «Стреляющая пушка» становится такой массивной, что отдача практически равна нулю и все испускаемые у-кван-ты имеют почти одну и ту же энергию. Именно это экспериментально наблюдал (кстати говоря, случайно) в 1958 году Мес-сбауэр. При нулевой отдаче даже малые изменения энергии возбужденного состояния ядра можно заметить и измерить по изменению энергии y-квантов.

Общая теория относительности предсказывает, что в гравитационном поле частота, а значит, энергия квантов электромагнитного излучения должна изменяться — происходит так называемое «красное смещение». До сих пор это явление наблюдали только астрономы. Эффект Мессбауэра позволил в i960 году измерить «красное смещение» f-квантов в земной лаборатории. Точность измерений в этом эксперименте была фантастической — Ю^-15! Вообще, методы измерений, использующие эффект Мессбауэра, очень точны. Они стали мощным орудием исследований в области физики и химии твердого тела.

Что же заставляет ядра атомов выбрасывать с огромной скоростью а- и |5-час-тицы, излучать f-кванты? Оказывается, здесь участвуют три типа взаимодействий, которые существуют между элементарными частицами: сильное электромагнитное и слабое взаимодействие, а-распад — это результаты противоборства ядерных сил притяжения (сильное взаимодействие) и кулоновских сил отталкивания (электромагнитное взаимодействие), ^-распад вызывается слабым взаимодействием между нуклонами ядра, а т-излучение — детище электромагнитного взаимодействия.

Между электромагнитным и сильным взаимодействием существует удивительная связь: их отношение равно квадрату заряда электрона, деленному на произведение скорости света и постоянной Планка. Поражает то, что три важнейшие мировые

постоянные — наименьший возможный в природе электрический заряд, наивысшая достижимая в природе скорость и постоянная Планка — связаны в одной безразмерной комбинации, выражая соотношение между двумя фундаментальными силами природы (см. «Юный техник» № 2, 1971 г.). Эту комбинацию обозначают буквой а и называют постоянной тонкой структуры, а = ■/is?-

Если принять, как это делают физики, интенсивность сильных взаимодействий равной 1, то интенсивность электромагнитных будет равна а. Интенсивность слабых взаимодействий во много раз меньше — 10-14, поэтому они и называются слабыми.

В природе существует еще четвертый тип сил. Они ничтожно малы даже по сравнению со слабыми взаимодействиями. В мире элементарных частиц они ровно ничего не определяют, но эти же силы приобретают колоссальное значение в масштабах вселенной и управляют движением планет, звезд и галактик. Это гравитационные взаимодействия, которые проявляются в форме закона всемирного тяготения: между любыми двумя материальными точками действуют силы взаимного притяжения, прямо пропорциональные произведению масс этих точек и обратно пропорциональные квадрату расстояния между ними. Коэффициент пропорциональности называется гравитационной постоянной и обозначается у. Точное значение у— (6,670 ± 0,015)ХЮ-^П м³ кг —1 сек—².

Чтобы показать, насколько малую роль играют гравитационные силы в микромире, достаточно сказать, что сила электрического отталкивания между двумя электронами примерно в 5хЮ⁴² раз больше силы гравитационного притяжения между ними. До сих пор физики не могут понять, почему природа так устроила. Некоторые ученые связывают это с тем загадочным фактом, что приблизительно во столько же раз радиус вселенной больше радиуса протона. Но вселенная расширяется, и если действительно существует связь между ее размерами и отношением электрических сил к гравитационным, то гравитационная постоянная т должна со временем уменьшаться. Пока эта гипотеза не получила никаких подтверждений, хотя и не была опровергнута.

И. ДОРИН, иншенвр-фиэин

ВГ ДЕ ZHOIKAMN S ОПРЕ ТГФХЧ^Й

35