Как регистрируют частицы - Боровой А.А.
Скачать (прямая ссылка):
К моменту Сольвеевского конгресса нейтрино достаточно прочно вошло в сознание физиков. Они поверили в существование частицы, у которой отсутствовал электрический заряд, масса была очень мала, и вообще, как бы специально созданной природой, чтобы ускользать от экспериментаторов. Следовало переписать уравнения бета-распада (26), (27) и (28), введя туда v;
в -> P + е~ + v ?'-распад, (29)
р -> n -f е+ + V р+-распад, (30)
р + е~ —* n -f- v электронный захват. (31)
Окончательное утверждение новой частицы — 1934 год, когда появилась статья Э. Ферми о бета-распаде.
7.4. Теория Ферми
В зтой статье на основании гипотезы Паули была развита подробная количественная теория бета-распада. Она была построена по аналогии с электродинамикой. Так, Ферми предположил, что электрон и нейтрино рождаются в момент распада в одной точке, так же
76
как гамма-кванты, излучаемые ядрами. Для слабого взаимодействия он ввел константу G, которая играла ту же роль, что и элементарный заряд е в электромагнитных процессах, и вычислил ее величину на основании экспериментальных данных. Теория Ферми позволяла рассчитать форму ?-спектров и связать граничную энергию распада с временем жизни радиоактивного ядра. Нейтрино в этой теории имело заряд и магнитный момент, равный нулю, массу покоя, также равную нулю (или много меньшую массы электрона), и спин 1IJi. В течение следующих лет теорию стремились видоизменить, дополнить и усложнить, поскольку казалось, что она слишком проста и не описывает всех опытных данных. Прошло достаточно много времени, прежде чем физики убедились, что все эти дополнения основаны на ошибочных экспериментах, а путь, который столь безошибочно угадал Ферми,— правильный.
Теория Ферми ничего не говорит о механизме взаимодействия — о квантах слабого поля, считая, что нейтрино и электрон рождаются в точке нахождения нуклона. Таким образом, это есть первое приближение, вполне достаточное для расчета процессов с относительно малой энергией — бета-распада. Но шло время и круг известных реакций, в которых участвовало слабое взаимодействие, постепенно расширялся. Так, оказалось, что именно им обусловлены распады u.±-, зт±-мезонов, странных частиц и т. п. Стремление продвинуться дальше и создать квантовую теорию сначала встретило большие трудности. Только сравнительно недавно удалось объяснить весь круг явлений в рамках единой теории электромагнитных и слабых взаимодействий.
7.5. Знрико Ферми
Имя Ньютона окружено легендами. Самая известная из них о яблоке, упавшем с дерева и, якобы, явившимся толчком для открытия закона всемирного тяготения. Ее повторяли все, начиная от Вольтера н кончая веселыми героями М. Твена. Есть и менее распространенные легенды. Так, считается, что экспериментальные исследования Ньютона начались еще в школе, когда для измерения силы ветра он прыгал по ветру и против и сравнивал потом расстояния, которые преодолел.
«Техника» постановки этого эксперимента очень напоминает другой случай} происшедший уже в пятидесятые
77
г
годы нашего века. Поставлен опыт был по куда более серьезному (и тяжкому для человечества) поводу — атомному взрыву.
16 июля 1945 г. на юге штата Нью-Мексико американские ученые и военные произвели первый взрыв атомной бомбы. Наблюдатели были ослеплены вспышкой света, а через тридцать секунд до пих докатилась ударная волна воздуха и «чудовищный рев». Только один человек не слыхал звука взрыва — Энрико Ферми.
«Все его внимание было поглощено тем, что он бросал маленькие клочки бумаги и наблюдал, как они падают. Как он и ожидал, воздушная волна, последовавшая за взрывом, подхватила их и понесла за собой. Они упали на некотором расстоянии от Энрико. Он смерил шагами это расстояние и таким образом определил длину их пути. А отсюда он уже мог вычислить силу взрыва. Его цифры совпали с показаниями точных приборов и счетчиков», — писала в своих воспоминаниях Лаура Ферми.
Имя Ферми тоже окружено легендами. Конечно, значительно более достоверными. За свою жизнь он выпустил не так много работ, но любая из них — новое слово в физике. Ферми была свойственна необычайная универсальность: создатель теории бета-распада, он руководил пуском первого в мире атомного реактора; специалист по квантовой теории поля через короткий промежуток времени превращался в экспериментатора, исследующего взаимодействие нейтронов с веществом, и т. п. Возможно, что лучше всех о своем учителе написал Б. Понтекорво. Мы окончим рассказ о Ферми словами из его статьи:
«Ферми всегда находил наиболее простые подходы к решению самых сложных практических задач. Что же касается исследований фундаментального характера, то избранные Ферми большие проблемы становились всегда простыми, хотя эта простота, конечно, появлялась только после того, как он их блестяще разрешал.
Стремление к простоте было одной из характернейших черт его личности. Однажды после семинара, на котором выступали теоретики, ... Ферми сказал Сегре, что был совершенно подавлен своей неспособностью понять, о чем идет речь, и только последняя фраза — «Вот в этом п состоит фермиевская теория бета-распада» — несколько утешила его».
