Всего лишь кинематика - Копылов Г.И.
Скачать (прямая ссылка):
пучках элект-рон+электрон и электрон 4-позитрон. Расскажу о таком
ускорителе в Новосибирске (рис. 12). Он совсем невелик, занимает лишь
часть большой комнаты (правда, с высоким потолком), но в нем ускоряются
электроны до энергии 0,13 ГэВ. Вводятся электроны в две круглые (метр в
поперечнике) магнитные дорожки, где и накапливаются до поры до времени, а
потом два встречных пучка электронов наводятся друг на друга. Их
столкновение равноценно рождению и распаду частицы о массой 0,26 ГэВ. Для
электрона это огромная цифра, ведь он в 1840 раз легче протона! Если бы
мы захотели создать частицы с массой 0,26 ГэВ, разгоняя электроны в
ускорителе обычного типа и сталкивая их о покоящи-
57
мися электронами, то пришлось бы строить электронный ускоритель на
0,13-
лс = 2--
68 ГэВ.
0,00051
Это было бы огромным сооружением.
Рис. 12. Вид Новосибирского ускорителя на встречных пучках.
На другом сооруженном в Новосибирске ускорителе сталкиваются в накопителе
(рис. 13) электроны с энергией 0,7 ГэВ со встречными позитронами такой же
энергии. Эквивалентный ускоритель обычного типа должен был бы сообщить
электронам 2000 ГэВ энергии *).
*) Другие ускорители на встречных гучках электронов и позитронов работают
в США, ФРГ, Франции и Италии. В самом большом
58
Расчеты, которые мы проделали, tie отличались глубиной. Мы не приобрели
каких-либо знании о секретах работы ускорителей, не представили себе
истинного
Рис. 13. Схема ускорителя.
Из инжектора вылетают электроны (сплошная линия) н позитроны (пунктирная
линия), они сталкиваются в накопителе.
характера проблем, встающих перед создателями этих сооружений. Но наших
знаний кинематики оказалось вполне достаточно, чтобы оценить, на что
способны разные ускорители, чтобы понять, насколько этот новый тип
ускорителей - на встречных пучках частиц - эффективнее прежних.
Глава 7
КАК ОТКРЫВАЮТСЯ ЧАСТИЦЫ
Незаметно-незаметно, а мы уже довольно свободно научились манипулировать
законами сохранения и инвариантами. Теперь можно легко продвинуться еще
на шаг. В самом начале книги шла речь о том, что кинематика помогает
увидеть то, что просмотрели приборы. Сейчас пришла пора взглянуть, как
это делается. Представьте, что мы хотим заметить незаряженную частицу.
Такая частица не оставляет после себя следов; не будучи заряженной, она
не срывает
из них в каждом из пучков летят частицы с энергией 16 ГэВ. Эквивалентная
энергия ускорителя с неподвижной мишенью равняется 1 ООО ООО ГэВ.
59
встречных электронов с их орбит и проскальзывает незамеченной. Конечно,
бывает иногда у нее и прямое столкновение с каким-либо ядром; оно сразу
бросается в глаза - от этого места расходятся лучи новых частиц, но ядра
очень малы, н далеко не каждая нейтральная частица наталкивается на них.
А хорошо бы узнавать о пути бегства незаряженной частицы каждый раз,
когда она рождается. Как это делается, мы рассмотрим на трех примерах.
Пример первый: нестабильные частицы.
В конце сороковых - начале пятидесятых годов нашего столетия физики,
фиксировавшие в камере Вильсона следы частиц, прилетавших из космоса на
Землю, все чаще стали замечать интересное явление (рис. М). Среди
множества звезд - следов частиц, возникших при соударении быстрого
протона с атомным ядром, иногда на фотографиях была видна пара следов,
исходящая из одной точки и как бы парящая в пустоте. Физики назвали это
явление "вилкой". Если смотреть на вилку, создается впечатление, что где-
то на пустом месте из ничего вдруг родилась пара заряженных частиц,
разлетевшихся в разные стороны. Вероятно, распадалась невидимая
нейтральная частица. Откуда же она взялась? Была замечена такая
особенность: очень часто вилки оказывались поблизости от звезд.
Напрашивалась мысль: в звезде наряду со многими заряженными частицами
рождаются и невидимые нейтральные, но, к счастью, они неустойчивы и
спустя некоторое время распадаются на две заряженные: одну с плюс-
зарядом, другую - с мин ус-зарядом; они-то и образуют вилку. Может быть,
от распада возникают и новые нейтральные частицы, но мы их не видим.
Как убедиться в правильности догадки? Нужны были добавочные наблюдення.
Нужно было, во-первых, узнать, что за частицы образуют зубья вилки.
Оказалось, что иногда зубья - это следы л+- и л"*мезонов, в других же
случаях один след принадлежит протону, а другой зубец вилки - л--мезону.
Стало быть, нейтральная частица, существование которой подозревалось,
распадалась либо по схеме
60
либо по схеме
уо-^+я-
(ее обозначили буквой V, напоминавшей о том, что это
Рис- И. Рождение пары странных частиц.
Гри луча, исходящие из точки /, это так называемая авеэда; ниже вцдны две
вилки, нацеленные из звезду (это современный снимок, а не фотография тек
времен, о которых соворвтся в тексте).
вилка). Но если это действительно распад какой-то частицы, то можно
привести в действие весь аппарат эйн-
61
штенновских инвариантов. Вы помните, что это значит? Как бы ни мчалась
частица и куда бы ин двигались мы сами, разность квадратов энергии и
