Очарование физики - Глэшоу Ш.Л.
ISBN 5-93972-151-6
Скачать (прямая ссылка):
-частица, существование которой доказало обоснованность восьмеричного пути, была обнаружена в Брукхейвенской национальной лаборатории в 1964 году. На самом деле, практически все наше знание о физике элементарных частиц появилось из экспериментов, проведенных на 146
что такое элементарная частица?
больших ускорителях. Исключением, которое, вероятно, только доказывает правило, является наблюдение нарушения четности профессором Ц. By и ее коллегами в Колумбии. Быть может, это был последний из великих «настольных» экспериментов в физике элементарных частиц.
По мере создания и ввода в работу все более и более крупных ускорителей мы могли бы проникать все глубже и глубже в субъядерную тайну. С помощью машин шестидесятых годов были открыты четвертый (очарованный) и пятый (прелестный) кварк, а также третий заряженный лептон, тяжелый родственник мюона, который известен как тау-лептон. Обратите внимание, что все упомянутые нами открытия, связанные с ускорителем, были сделаны в США. Ускорители частиц — американское изобретение, и американские ученые использовали их наиболее эффективно. Но все это изменилось. За последние десять лет наши западно-европейские друзья не просто догнали нас.
В начале семидесятых годов началась гонка за открытием нейтральных токов — тех предсказанных эффектов, которые подтвердили бы состоятельность теории электрослабых взаимодействий. Это было состязание между CERN (главной европейской лабораторией по физике частиц) и Лабораторией им. Ферми. Европа выиграла гонки, ненамного опередив нас: это была их первая действительно великая победа.
Карло Руббиа одним из первых почувствовал важность этого события, ибо он был одним из руководителей проигравшей команды. Он знал, что самой значительной проверкой этой теории является поиск W-и Z-бозонов, поиск, который невозможно осуществить ни на одном существующем ускорителе. Вместе с двумя американскими коллегами он предложил построить протон-антипротонный коллайдер — смелую модификацию, которую можно было реализовать на существующих ускорителях в CERN или Лаборатории им. Ферми. CERN отреагировал на это с рвением и готовностью. Коллайдер начал работать в CERN в 1981 году, тогда как более крупный, но более медленно создававшийся коллайдер Лаборатории им. Ферми простаивал до 1987 года. Вот почему И^-бозон был открыт в 1982 году, a Z-бозон — в 1983 году, причем оба открытия были сделаны в Европе.
Сейчас наш коллайдер работает, но он слишком мал, чтобы чего-то на нем достичь. Американские физики, работающие в области высоких энергий, не намерены сдаваться. Их приоритетом номер один является создание ускорителя, гораздо более амбициозного нежели те, что находятся на стадии проектирования сейчас. Мы мечтаем о Сверхпроводящем суперколлайдере (SSC) — устройстве, в котором сталкиваются пучки частиц с энергией столкновения, почти в 40 раз превышающей ту энергию, которую можно создать в Лаборатории им. Ферми сейчас. Сейчас эта машина строится в Техасе, и она станет самой крупной на- 147 что такое элементарная частица?
учной установкой — 52 мили в окружности. Что, как нам кажется, мы узнаем, благодаря этой машине?
За прошедшее десятилетие мы поднялись на ту стадию физики элементарных частиц, где видимого прогресса не наблюдается. Мы создали якобы полный список из 17 «элементарных частиц». Наша теория об их взаимодействиях кажется полной и правильной. Ни один эксперимент не противоречит стандартной теории электрослабых и цветовых взаимодействий.
И все же еще есть что открывать, если нам достанет мужества, желания (и денег!), чтобы двигаться дальше. Мы лишь мечтаем опровергнуть стандартную модель и заменить ее новой и лучшей теорией. Как и всегда, мы продолжаем искать более глубокое понимание тайны природы: мы стремимся узнать, что такое материя, как она ведет себя на самом основном уровне и как открываемые нами законы могут объяснить рождение Вселенной в первичном Большом взрыве. В поисках кварка
На великолепное и порой сбивающее с толку проявление чудес природой люди нередко реагируют как на показ фокусов. Некоторые сидят, откинувшись на спинку стула, и наслаждаются представлением, а другие чувствуют побуждение к поискам рационального объяснения происходящего. Ученые — это люди, которые большую часть времени проводят, спрашивая, как получаются чудеса природы; среди них иногда также попадаются представители элитных кругов, не лишенные некоторого снобизма, которые неотвязно преследуют самый главный вопрос: Каковы самые основные составляющие материи и как они соединяются в одно целое? В наши дни таких ученых называют специалистами по физике элементарных частиц или высоких энергий; в прежние времена их называли просто физиками, или натурфилософами, или даже алхимиками.
Физики, работающие с элементарными частицами, следуют традиционным моделям научного исследования: они выдвигают разумные гипотезы о той области реальности, которую надеются понять, а затем пытаются подтвердить свои гипотезы с помощью экспериментальных наблюдений. Такие гипотезы требуют огромного воображения, а наблюдения проводятся очень сложным образом, так как ни одну частицу на самых основных уровнях материи ни в каком привычном смысле увидеть невозможно. Эти частицы попросту слишком малы. Некоторые из них можно увидеть косвенным путем, в процессе их прохождения через различные чувствительные устройства: они оставляют видимые дорожки в пузырьковых камерах, создают вспышки света в электролюминесцентных камерах или искры в искровых камерах. Другие обнаруживаются только тогда, когда мы видим их «распад» — самопроизвольное разложение для достижения более стабильного состояния.
