Всего лишь кинематика - Копылов Г.И.
Скачать (прямая ссылка):
возможно? Что там можно увидеть?"). И скорость этих частиц - только чуть-
чуть меньше скорости света ("Как же можно уследить за таким быстрым
движением?"). И время их жизни - некоторые из таких частичек существуют
не дольше 10-м с. Другие, исчезающие через 10"1 с (одну стомиллионную
секунды), называются в этой науке долгоживущими ("Как можно заметить
такие частицы? И какими часами можно измерить такое время?").
И их неуловимость - бывают частицы, не оставляющие почти никаких следов
своего существования на Земле. Они возникают незамеченные, проносятся
мимо атомов, как бесплотные духи, и исчезают, не оставив следа ("Как же
изучать их свойства?").
А ведь мы не только разглядели все это, но и разбили все частицы на виды,
взЕеснли частицы каждого вида, указали, какая с какой состоит в родстве;
какая из них
5
во что и как часто превращается; какая из них со всех сторон одинакова, а
какая нет, н многое, многое другое. "Как же все это возможно?" -
возникает законный вопрос. "А если это возможно,- а нет причин не верить
людям, извлекшим из небытия атомную энергию и лазер,- то какие ухищрения
мысли, какая изобретательность ума нужна, чтобы в этом убедиться, какой
разум нужен, чтобы это вместить!"
Что же, в общем это изумление естественно. И понятно желание разобраться
во всех этих чудесах, К сожалению, многое в этой науке не поддается
простому объяснению. Очень необычны теоретические воззрения, нельзя
наскоро объяснить устройство приборов ядерной физики, позволяющих
замечать быстрые частицы, измерять их направление, скорость, массу,
количество движения, энергию.
Но есть в этой науке область, в которой можно попытаться разобраться. Это
область, где сложности эксперимента уже кончились, а теоретические
сложности еще не начались. Область, в которой занимаются первичной
теоретической обработкой данных эксперимента, - так называемая кинематика
превращений элементарных частиц. Это очень любопытная область. Никакие
приборы не способны заметить след незаряженной частицы, а кинематика
позволяет с легкостью замечать эти частицы. Никакие приборы пока не могут
напрямую измерять промежутки времени меньше 10-18 с. А кинематика
позволяет оценивать длительности порядка 10-23 с. Всего этого она
добивается без каких-либо мудрых гипотез - с помощью карандаша, бумаги и
несложных выкладок. На счету у кинематики немалые подвиги, в том числе
открытие такого чуда природы, как нейтрино - частицы, свободно
пронизывающей Солнце; таких недолгих жильцов на Земле, как л°-мезон;
таких странных частиц, как гипероны и Я-мезоны; таких эфемерных
образований, как
о)°-мезон и другие частицы-резонансы,- словом, всех элементарных частиц,
кроме протона и некоторых заряженных мезонов *).
Конечно, кинематика не одна делала эти открытия, главная роль
принадлежала остроумным приборам фи-
*) В последние годы открыты частицы с совершенно особыми свойствами,
названные "очарованными" (строгий научный термин). Их открыли, конечно,
тоже не без помощи кинематики.
6
зики высоких энергий. Но бесспорно и то, что без кинематики сквозь эти
приборы мы бы разглядели гораздо меньше. Она помогает увидеть то, что не
под силу аппаратуре, вполне достойно завершая цепь ускорителей, мишеней,
поворотных магнитов, электростатических сепараторов, пузырьковых и
искровых камер, фотообъективов, нацеленных на частицу.
Ударение делается на слове завершает: ки-
нематика не ставит себе далеко идущих целей разгадать тайны
взаимоотношений частиц, симметрии природы; она только пытается восполнить
то, что не замечено приборами, сделать их зорче, причем не переделывая их
и не интересуясь их устройством. Как Шерлок Холмс, глядя на человека,
видел вдесятеро больше, чем обычные люди, так и физик, вооруженный
знанием кинематики, видит во много раз больше.
Здесь, правда, не обойтись одним воображением. Основу кинематики
составляют точные расчеты, аккуратные выкладки, а не просто соображения
типа: "Частица свернула сюда,- значит, оттуда ее что-то толкнуло. Что бы
это могло быть?", И хотя выкладки эти бывают порой довольно сложными, в
основе их лежит всегда одно и то же простое, общеизвестное положение: во
всех превращениях элементарных частиц их суммарная энергия и суммарное
количество движения сохраняются неизменными. Если приборы показывают, что
энергии или количества движения после превращения не хватает, то это
значит, что была еще одна, а то и несколько незамеченных частиц, унесших
с собой эту недостачу. Затем могут вступить в действие другие столь же
простые законы, которые иногда позволяют узнать, кто же эту недостачу
унес.
Многие очень важные выводы в кинематике получают, по существу, средствами
школьной алгебры. Поэтому есть надежда, что даже любознательный
старшеклассник или человек, знающий алгебру в объеме средней школы,
имеющий понятие о векторе и слыхавший об античастицах и о том, что на
больших скоростях масса тела тем больше, чем выше его скорость, смогут
