Всего лишь кинематика - Копылов Г.И.
Скачать (прямая ссылка):
по 0,940 ГэВ (не забудьте, что два первоначальных протона как бы ссудили
всю свою энергию, включая и энергию покоя, частице О и теперь требуют из
общего котла на свое воскрешение тоже по 0,94 ГэВ), На их создание пойдет
0,94x4=3,76 ГэВ энергии. Остается еще 0,78 ГэВ, и вся четверка - три
протона и один антипротон - как-то разделит этот избыток и немедленно
разлетится, унося его в форме энергии движения.
В других случаях сверх прежних двух протонов возникает еще несколько
мезонов. Давайте посчитаем,
51
какое наибольшее количество мезонов может лоявнться при этом. На
возрождение самих себя протоны потратят 0,94x2=1,88 ГэВ энергии. Все
остальное (4,54- -1,88=2,66 ГэВ) они могут отдать потомству. На рождение
одного заряженного мезона надо не меньше 0,14 ГэВ, значит, всего может
появиться на свет целых 19 мезонов. Правда, на их рождение уйдет целиком
вся наличная энергия, и все семейство (2 протона+19 мезонов) останется
недвижно, у него не будет энергии, чтобы расползтись. Впрочем, мы забыли,
что все рассмотрение идет в системе отсчета, которая движется вместе с
условной частицей О. Ее скорость относительно ускорителя огромна:
С этой же скоростью как единое целое вырвется из мишени наша семейка.
Выходит, чем больше энергия, которую протоны получают в ускорителе, тем
шире их возможности рождать новые частицы - и более тяжелые и в большем
количестве. (Возможности, а не обязанности. Они могут и не родить ничего
нового, а просто разлететься.) А вот если одна из родившихся частиц потом
самопроизвольно распадается, то тут уж ей не поможет большой запас
энергии. С какой бы энергией она ни мчалась, всегда найдется система
отсчета, в которой она покоится, н поэтому общая масса возникших после ее
гибели частиц ни в коем случае не выше ее собственной массы.
Глави 6
КИНЕМАТИКА В МИРЕ УСКОРИТЕЛЕЙ
Ускорители, без сомнения, самые крупные из когда-либо существовавших
физических приборов. О них любят писать журналисты и поэты. Журналисты
рапортуют об их графических ритмах. Поэты пишут о девушках, стоящих у
циклотрона. Кинодеятели заставляют этих девушек танцевать на
электромагните.
Мне тоже трудно оторваться от этой темы. Давайте еще немного посчитаем,
на что способен ускоритель. Вы немного представляете его устройство. Эго
кольцевой канал (см. рис. 1), расположенный между полюсами
52
большого кругового магнита. Внутрь впрыскиваются электрически заряженные
частицы. Под действием магнитного поля они начинают двигаться по кольцу,
а иод действием электрического поля набирают скорость и накапливают
массу. Затем на их пути выдвигается мишень, а дальше вы уже знаете. На
первых порах этого нам хватит.
На что способен ускоритель?
Мы видели, что если энергия ускоряемого протона возрастает от т до Е
(скажем, в ускорителе на 10 ГэВ - до 10 ГэВ), то после удара о мишень
общая масса покоя всех оставшихся и возникших заново частиц не может
превзойти величину т" = ]/г2т (т + Е). Это дает возможность рождать более
тяжелые, чем протон, частицы (гипероны) или создавать античастицы
(антипротоны). Сами по себе, без участия человека, эти частицы могут
появляться в космических лучах, но так как их появление там всегда
неожиданно и живут они доли секунды, то их трудно заметить. Ускоритель же
представляет собой хорошо регулируемый источник таких частиц; рядом с ним
ставят обычно приборы, которые их вылавливают.
Чем больше Е, тем большего надо ожидать от ускорителя. Под Серпуховом,
там. где континентальный щит ближе всего подходит к поверхности Земли,
уже давно работает ускоритель, который сообщает протонам импульс 70 ГэВ
*). Рассмотрим, на что способен этот ускоритель. К концу цикла ускорения
каждый протон будет оказываться в 74 раза массивнее, чем было вначале
(70:0,94=74). Величина ш0 будет равна 11,6 ГэВ. ^гой энергии хватит на
рождение примерно семи протонов н пяти антипротонов:
0,94 X (7+5) = 11,28.
Подобно тому как из протонов и нейтронов состоит все вещество Земли,
Солнца, Галактики, точно так же не исключено, что где-то есть другие
галактики, состоящие из антивещества - из атомов антиводорода, анти-
дейтерия, антигелия, антижелеза, аптнурана и т. п. Все эти атомы
антиэлементов состоят из антипротонов и антинейтронов, образующих
антиядра, вокруг которых движутся позитроны (так называются
антиэлектроны).
*) Сейчас построены два еще более мощных ускорителя - на 300 ГэВ в
Швейцарии и на 400 ГэВ в США.
53
Вряд ли нам когда-либо достичь этих краев Вселенной. Но что, собственно,
мешает нам создать антивещество на нашей Земле? Если на ускорителе может
возникнуть сразу несколько антпнуклонов (протоны н нейтроны имеют общее
название нуклоны, т. е. частицы ядра; отсюда ясно, что такое
антинуклоны), то они могут объединиться в антиядра. Из антипротона и
антинейтрона могут подучиться ядра антидейтерия, из двух антипротонов и
двух антинейтронов -¦ ядра антигелия и т. д. Ничто не запрещает им этого.
А мы знаем, что в физике все. что не запрещен о,- разрешено. И
