Измерение неизмеримого - Абрамов А.И.
Скачать (прямая ссылка):
195
шение точности измерений связано с важнейшей народнохозяйственной задачей — поисками новых источников энергии. Некоторые современные теории, в том числе упоминавшаяся ранее теория электрослабого взаимодействия, предсказывают нестабильность протона и даже дают оценку его времени жизни порядка 1030 —1034 лет. В одном эксперименте были зарегистрированы пять событий, которые интерпретировались как распад протонов, и по ним было оценено время жизни протона — 6•1O30 лет, но пока этот факт не будет подтвержден рядом других экспериментов, полной уверенности в нестабильности протона у физиков нет. А удастся ли искусственно расщепить протон — покажет будущее.
Не менее интересна и область исследования очень малых интервалов времени и длины. Как уже отмечалось, в настоящее время удается непосредственно измерять промежутки времени до 1(T11 си косвенно оценивать времена до 10"23 с. Наименьший отрезок длины, с которым приходится иметь дело физику-ядерщику, — это диаметр элементарной частицы, измерение которого дает значения 10"13 —10"14 см. Изучение внутренней структуры частиц, к которому сейчас вплотную подошли физики, неизбежно вызовет необходимость освоения измерений еще меньших величин. Уже сейчас из косвенных соображений можно сделать вывод о том, что процесс /3-распада связан с характерной длиной около 10"16 см, но что именно происходит при этом в недрах частицы, превращающейся из нейтрона в протон, пока не ясно.
Очень интересные результаты может дать измерение малых масс. Пока наименьшей достоверно измеренной массой является масса электрона 9,109534(47) 10" 8 г. Более тонкие эксперименты в будущем должны показать, есть ли отличная от нуля масса покоя у нейтрино, и тогда можно будет решить, что это за объект - частица или квант поля? Еще более интересных результатов можно ожидать от предпринимаемых сейчас во многих лабораториях попыток найти так называемые кварки, из которых согласно предсказаниям теоретиков должны состоять все элементарные частицы. Кварки, если они действительно существуют, должны иметь ряд необычных свойств, в частности должны обладать дробным электрическим зарядом, поэтому обнаружение кварков связано опять-таки с необходимостью измерения очень малых величин.
Еще в начале нашего века, когда ядерная физика только зарождалась, В. И. Ленин высказал мысль о том, что электрон так же неисчерпаем, как и атом. Накопленный за последние
196
полвека колоссальный фактический материал полностью подтверждает гениальную ленинскую идею. Все известные в настоящее время факты — о существовании у частиц собственных моментов количества движения, о возможностях сложных взаимопревращений частиц и другие - подтверждают мысль о том, что частицы - не бесструктурные точки или шарики и, следовательно, вовсе не "элементарны", как их принято называть. Разгадка тайн внутреннего строения элементарных частиц — одна из наиболее актуальных задач современной физики, и для ее решения нужен прежде всего большой фактический материал, а именно: получаемая из эксперимента информация о свойствах частиц и об их взаимодействиях между собой. В настоящее время известно уже около 200 элементарных частиц, включая упоминавшиеся ранее резонансы, и есть основания предполагать, что в ближайшем будущем будут открыты новые частицы. А что это значит - открыть новую частицу? Каждой частице присущ определенный набор характеристик -масса, значение и знак электрического заряда, время жизни и виды взаимодействия с другими частицами. Поэтому открыть новую частицу означает не просто заметить какой-то след в пузырьковой камере или зарегистрировать электрический импульс в счетчике, а еще и убедиться в том, что замеченное явление было вызвано частицей, которая хотя бы одной характеристикой отличается от ранее известных. Поэтому открытие новых частиц неизбежно связано с измерением их основных характеристик и с изучением характера их взаимодействия с другими, уже известными частицами. С какими задачами здесь придется столкнуться физикам, с какими линейными и временными интервалами им придется иметь дело при изучении внутренней структуры элементарных частиц — покажет будущее.
Однако, нет сомнения в том, что ни ускользающему нейтрино, ни квантам полей тяготения (так называемым гравитонам, о существовании которых ученые спорят и поныне) не удастся утаить свою природу от зорких глаз и пытливого ума людей, посвятивших себя изучению очень трудной и очень интересной науки — ядерной физики.
197
ПРИЛОЖЕНИЕ
1. Таблица основных элементарных частиц
Название частицы Обозначение Электрический заряд Масса покоя, МэВ Среднее время жизни, с Преобладающая схема распада
Фотон 7 0 0 Стабилен -
Пептоны
Нейтрино и антинейтрино электронные 0 < 0,000035 Стабильны -
Нейтрино и антинейтрино мюонные v? 0 <0,52 Стабильны -
Нейтрино и антинейтрино тау-лептонные 0 <250 Стабильны -
Электрон и позитрон -1,+1 0,511 Стабильны -
Мюоны (отрицательные и положительные) -1,+1 105,6594 2Д9714Ю*
Тау-лептоны (отрицательные и положительные) г", т* -1, +1 1784,2 4,6-Ю"13 _ ^e" V6V7
