Измерение неизмеримого - Абрамов А.И.
Скачать (прямая ссылка):
Можно предполагать, что при дальнейшем изучении внутренней структуры элементарных частиц и происходящих в их недрах процессов физикам придется столкнуться с еще более короткими интервалами времени. Но это - дело будущего.
190
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЗА ПРЕДЕЛАМИ ДОСТИГНУТОГО
Колоссальные успехи ядерной физики, достигнутые за последние десятилетия, могут создать впечатление, будто все, что можно было измерить, уже измерено, так что делать теперь больше нечего и; физикам-ядерщикам надо менять специальность. На самом деле правильнее было бы сказать, что нам еще очень мало известно о ядре и элементарных частицах. Измерено только то, что относительно легко было измерить. Дальше идти становится все труднее и труднее. В наше время крупные открытия случаются очень редко, тогда как на заре развития ядерной физики, в начале нашего века, они были довольно частым явлением. Зато на получение новых или даже на уточнение уже известных значений физических величин целым научным коллективам часто приходится затрачивать многие годы работы. Какие же измерения ведут сейчас физики-ядерщики и какие задачи предстоит решить им в ближайшем будущем? Назовем хотя бы некоторые из них.
Прежде всего необходимо отметить, что в этой книге о многих очень важных измерениях вообще ничего не говорилось. Ядра и частицы помимо заряда, массы и размера характеризуются также и другими параметрами: моментом количества движения, магнитным моментом и т. п. Вероятность ядерной реакции описывается особой величиной - так называемым эффективным сечением, которое для каждой реакции свое и к тому же еще по-разному может зависеть от энергии падающих частиц. Сами понятия моментов или эффективного сечения гораздо сложнее понятия массы или заряда, и их измерения требуют еще большей изобретательности и находчивости, чем определение "неизмеримо" малой массы атома. В то же время такие измерения могут дать много чрезвычайно ценной информации о свойствах микромира. Вспомним, что сам факт экспе-
191
риментального определения размеров области, ответственной за рассеяние а-частиц, привел к фундаментальному открытию — открытию атомного ядра. Точно так же измерения ядерных моментов позволили установить некоторые важные свойства ядерных сил, в корне отличающие их от всех известных ранее: электростатических, гравитационных и др. Кроме того, обнаружение у некоторых ядер так называемых электрических квадрупольных моментов позволило сделать вывод о том, что форма этих ядер отличается от сферической и напоминает скорее не очень сильно вытянутый эллипсоид. Несмотря на эти результаты многие характеристики ядер, особенно нестабильных или находящихся в возбужденных состояниях, не известны и поныне. Так что работы здесь — непочатый край!
Другая важная задача — повышение точности измерений, в первую очередь при определении основных ядерных констант (элементарного заряда, масс протона и электрона, постоянной Авогадро, постоянной Планка и др.). Ведь на них, как уже отмечалось, опирается расчет любого эксперимента, любого измерения какой-нибудь другой величины, поэтому неточность в опорных константах неизбежно влечет за собой ошибку и в определении интересующего нас параметра. Вот почему работа по уточнению основных констант непрерывно продолжается. На рис. 54 показано, как с течением времени уточнялись значения одной из наиболее важных констант современной физики — постоянной Планка. Аналогично обстоит дело и с другими константами.
Интересно, что с повышением точности измерения основных констант связано решение некоторых принципиальных вопросов современной физики. Один \р них — вопрос о тождественности частиц, который кратко можно сформулировать так: абсолютно ли одинаковы элементарные частицы одного вида (например, электроны) или они только похожи друг на друга? Иначе говоря, заряды, массы, размеры и другие характеристики таких частиц абсолютно точно или только приблизительно равны между собой? Для того чтобы лучше понять смысл этого вопроса, обратимся к сравнению с более знакомым нам миром больших масштабов (макромиром). В макромире ответ на подобный вопрос был бы вполне однозначным: конечно же, любые, даже очень похожие предметы имеют индивидуальные особенности, т. е. они не абсолютно тождественны. Известно, что близнецы очень часто бывают настолько похожими, что с первого взгляда их буквально не отличишь друг от друга. Но, немного приглядевшись, можно у каждого из них заметить какие-то
192
Рис. 54. Уточнение значения постоянной Планка:
по оси ординат отложены отклонения значений А, полученных в различные годы, от современного значения; годы измерений отмечены на оси абсцисс стрелками. Вертикальные черточки показывают возможные погрешности измерений, какими они представлялись авторам соответствующих работ
отличительные черты - родинки, горбинку на носу и т. п., и тогда определение при встрече имени собеседника перестанет быть мучительной проблемой. Еще больше похожи друг на друга стулья или столы, выпускаемые одной фабрикой, но и в этом случае всегда существуют индивидуальные особенности: сучки, царапинки, расположение рисунка на ткани, по которым можно безошибочно отличить один предмет от другого. Даже у деталей, изготовленных на самых точных станках, всегда есть незначительные различия по массе, размерам, канавкам от резца. В конце концов невозможно же изготовить две детали с абсолютно одинаковым числом атомов в них!
