Книга Атомный проект. Жизнь за «железным занавесом» - Бруно Понтекорво

Кроме того, сильным взаимодействием обусловлены столкновения частиц высоких энергий, в частности столкновение, в котором рождаются каоны и гипероны, т. е. странные частицы. Поэтому странные частицы и рождаются с большой вероятностью.

Интенсивность взаимодействий удобно оценивать по так называемой длине свободного пробега частиц в некотором веществе, т. е. по средней величине пути, который частица может пройти в этом веществе до разрушающего или отклоняющего столкновения. Ясно, что чем больше длина свободного пробега, тем менее интенсивно взаимодействие.

Если рассматривать частицы очень высокой энергии, то соударения, обусловленные сильными взаимодействиями, характеризуются длиной свободного пробега частиц, равной по порядку величины десяткам сантиметров в меди или железе.

Иначе обстоит дело при слабых взаимодействиях. Нейтрино, например, испытывающее только слабые взаимодействия, обладает колоссальной проникающей способностью. Длина его свободного пробега в плотном веществе, скажем, в железе, измеряется в астрономических единицах, например толщиной чугунной плиты, в 109 раз превышающей расстояние от Земли до Солнца.

Визит посла Италии Джованни Мильуоло, 1983 г. Слева направо: Д. Лавренчич Каннама, Б. Понтекорво, Д. Мильуоло с женой

Мне остается привести некоторые примеры процессов, обусловленных слабыми взаимодействиями. Это, конечно, редчайшие соударения нейтрино с нуклонами при его прохождении через вещество. Зарегистрировать такие события необычайно трудно, но возможно. Но имеется ряд «слабых» процессов, более доступных исследованию. Речь идет о многочисленных самопроизвольных превращениях элементарных частиц, например о бета-распаде ядер. Оказывается, что такие превращения обусловлены слабыми взаимодействиями. Самопроизвольные распады странных частиц маловероятны, как я уже сказал, как раз потому, что они обусловлены слабым взаимодействием.

Все, что я вам сказал, сегодня представляет тривиальную истину. Но утверждение о существовании четырех типов взаимодействия было четко сформулировано только в 1953 г. благодаря работам советских и зарубежных ученых, и особенно американского физика Гелл-Манна.

Еще один пример просветительской деятельности Исаака Яковлевича Померанчука в Дубне. В начале пятидесятых годов появилась очень интересная работа польского физика Даныша о наблюдении гиперядер. Что такое гиперядро? Как вы знаете, атомное ядро состоит из нуклонов — нейтронов и протонов. Например, Li63 состоит из трех протонов и трех нейтронов. Гиперядро — это квазиядро и состоит из нуклонов и одной странной частицы — лямбда-частицы. Например, ΛLi63 Li состоит из трех протонов, двух нейтронов и одной лямбда-частицы.

Во время поездки в Дубну Исаак Яковлевич узнал о наблюдении Даныша и сразу рассказал об этом на семинаре. Учтите, что в работе Даныша была дана правильная интерпретация наблюдения, т. е. была сформулирована гипотеза о существовании гиперядра как системы из нуклонов и одной лямбда-частицы, но практически не обсуждались проблемы физики гиперядер. Померанчук тут же указал на особенность гиперядер. Принцип Паули, который так важен для систем, содержащих ряд одинаковых нуклонов, не играет роли для лямбда-частиц в гиперядре, так как таких частиц только одна. Померанчук исходил из наблюдения Даныша и прочел в течение часа прекрасную лекцию о том, чем гиперядра отличаются от обычных ядер, о том, какие сведения будут получены с помощью исследования гиперядер, о разных каналах их распадов, о силах между гиперонами и нуклонами и вообще сформулировал программу теоретических и экспериментальных исследований гиперядер, которая и сегодня звучала бы очень актуально. Очень жаль, что нет магнитофонной записи этого доклада. Теперь физика гиперядер — важный раздел физики элементарных частиц. Она развивается именно по пути, указанному Исааком Яковлевичем Померанчуком в этом неопубликованном докладе. Кстати, интересно, что Даныш не так давно уже нашел случай с гиперядром, в котором находится уже не одна, а две лямбда-частицы.

Человеческие качества Исаака Яковлевича проявились отчетливо в его научных выступлениях. Он был энтузиастом и как ученый, и как воспитатель, был нетерпим к халтуре в науке и к непринципиальности вообще. Он был смелым человеком, бесконечно преданным науке, обладал тонким юмором и умел заражать других своей бодростью.

Физика элементарных частиц — дорогая вещь! Нужна ли она?

Некоторое время тому назад меня просили прочесть лекцию по вопросу о возможности практического применения физики высоких энергий. Конечно, у меня не было конкретных идей по этому поводу, и лекцию я не прочитал. Но сейчас речь идет не о конкретных идеях, скажем, по практическому применению в народном хозяйстве гиперядер и т. д.

Первое замечание, которое я хотел бы сделать, состоит в следующем: малоправдоподобно, что путь, приводящий к практическим применениям физики элементарных частиц и высоких энергий (а я думаю, что такие применения будут), можно предсказать на основании наших сегодняшних знаний. Дело в том, что главное в физике элементарных частиц — ее фундаментальность: здесь не может не быть неожиданных открытий. Поэтому вопрос о практическом применении в народном хозяйстве результатов исследований, скажем, на данном ускорителе высокой энергии — почти незаконный вопрос. Можно сказать, что если бы мы знали что-нибудь определенное по этому поводу, мы знали бы ответы на научные вопросы, которые мы задаем, и тогда незачем проводить исследования, создавать ускорители и т. д.

Кроме того, передовой характер физики элементарных частиц выражается не только в том, что мы не знаем ответа на заданные вопросы (скажем, какой спин у Ω-частицы и т. д.), но также и особенно в том, что мы часто задаем несущественные вопросы. А самые существенные вопросы редко задаются в области фундаментальной физики. Успехи физики высоких энергий зависят от того, насколько часто задаются существенные, решающие вопросы. Таким был вопрос Ли и Янга: сохраняется ли четность в слабых взаимодействиях? Но этот вопрос мог возникнуть только после упорной и кропотливой экспериментальной работы, проведенной во многих лабораториях по свойствам K-мезонов. А эта работа была поставлена без понимания того, что из этого получатся грандиозные последствия.

Итак, физика элементарных частиц и высоких энергий нам нужна, во-первых, потому, что она действительно фундаментальна и долг науки, особенно материалистической науки, исследовать и познавать самые неизвестные и одновременно «простые» области природы. Дело не только в том, что речь идет о крайне интересной проблеме. Дело не только в том, что человеческая любознательность безгранична, и вопрос о спине Ω-частицы — не менее законный, чем вопрос о расшифровке языка майя или о том, действительно ли был отравлен Наполеон, или о природе «сверхзвезд» (для выяснения последнего вопроса, между прочим, требуются огромные средства).

Интерес физики элементарных частиц особый. Она имеет дело со структурой материи, и в этом смысле она продолжает традицию самой передовой физики в прошлом. Физика элементарных частиц поэтому ищет такие знания, без которых нельзя и думать о дальнейшем взаимодействии человека с природой. При этом исследуется не только структура материи, но и структура пространства и времени.