Атомный проект. Жизнь за «железным занавесом» - [26]

И. Я. Померанчук и начало физики высоких энергий [19]

Впервые я встретился с Исааком Яковлевичем Померанчуком в конце 1950 г. Тогда я не знал ни одного слова по-русски, и мы говорили на английском языке. Английский язык Исаак Яковлевич знал достаточно хорошо, чтобы понимать в совершенстве любую статью в области физики и излагать, пусть с грамматическими ошибками, свои научные мысли. В это время раз в неделю он приезжал в Дубну и каждый раз выступал на семинаре. Тогда в Дубне работал самый мощный в мире ускоритель, ускоряющий протоны до энергии в несколько сот МэВ. И. Я. Померанчука приглашали для воспитания молодого поколения экспериментаторов, которые делали первые исследовательские шаги в области физики высоких энергий. С дубненскими теоретиками он также проводил несколько часов. Одним словом, он был официальным «просветителем» дубненского института.

Его выступления были всегда удачными и увлекательными. Он обладал даром быть понятым слушателями самой различной подготовки. Он мог рассказать экспериментаторам об интересной работе, которая только что была опубликована. В этом случае он всегда подчеркивал главные физические идеи, но мало останавливался на математических деталях и вообще на вопросах математического аппарата. Конечно, иной была ситуация, когда он выступал на теоретическом семинаре. Кстати, в оригинальных научных работах И. Я. Померанчука аппарат всегда был адекватным исследуемой задаче.

Если же в промежутке между двумя его поездками в Дубну появлялась яркая по своим результатам экспериментальная работа, то он консультировался с экспериментаторами, суждение которых высоко ценил, и, если, по мнению последних, работа была серьезной, обязательно комментировал ее. При этом он совершенно не касался экспериментальной части и обсуждал теоретические следствия экспериментальных результатов независимо от того, что было написано по этому поводу в оригинальной работе. Таким образом, его выступления приобретали оригинальный характер и были в высшей степени интересными.

Я очень признателен Исааку Яковлевичу за то, чему научился у него тогда, и уверен, что все без исключения физики, работавшие в то время в Дубне, ему очень обязаны.

Я хочу рассказать об одном эпизоде, который хорошо иллюстрирует его функцию «просветителя». Я расскажу довольно подробно, так как это даст мне возможность остановиться на некоторых вопросах физики элементарных частиц. Главные действующие лица в рассказе — это гипероны и каоны — частицы, которые сегодня называются странными частицами. Необходимо учесть, что слово «странность» — это сегодня технический термин, но когда-то давным-давно эти частицы назывались странными потому, что они имеют удивительные свойства. Чем они были удивительны? Они удивительны тем, что рождаются в столкновениях при высоких энергиях с очень большой вероятностью, а распадаются самопроизвольно с очень большим временем жизни (т. е. с малой вероятностью).

Этот кажущийся парадокс — большая вероятность рождения и большое время жизни — был замечен мною независимо от американских физиков Гелл-Манна и Пайса в 1951 г., и я очень кратко рассказал о моих суждениях Исааку Яковлевичу, когда он приехал в Дубну на семинар. Он сразу же выступил на семинаре и сказал, что ему понравились мои замечания и он хотел бы рассказать о них. Он говорил не менее часа, и при этом в его речи не было воды. Его выступление оказалось очень полезным для меня.

Парадокс снимается, если допустить, вопреки мнению, царившему в то время, что процессы рождения странных частиц отличаются по своей природе от процессов их распада. Как мы хорошо знаем сегодня, странные частицы рождаются в сильных взаимодействиях, а распадаются благодаря слабым взаимодействиям. Несколько слов об этих взаимодействиях. Физики давно знакомы с разными силами, но, может быть, не все из них задумывались над тем, что типов взаимодействий, глубоко различающихся по природе, очень мало. Если не считать тяготения, которое играет существенную роль только в присутствии огромных масс, то известны лишь три вида взаимодействий: сильные, электромагнитные и слабые.

Электромагнитные взаимодействия известны в физике давно. Благодаря им движущийся неравномерно электрический заряд испускает электромагнитные волны (например, видимый свет). С этим классом взаимодействия связаны все химические, атомарные и молекулярные явления. Электромагнитные взаимодействия, теория которых блестяще подтверждается опытом, глубоко связаны с электрическим зарядом элементарных частиц.

Теперь о сильных взаимодействиях. Они стали известны только после раскрытия внутренней структуры атомного ядра. В 1932 г. было найдено, что атомное ядро состоит из нуклонов (нейтронов и протонов). И именно сильные взаимодействия соединяют нуклоны в ядре, т. е. отвечают за ядерные силы, которые в отличие от электромагнитных характеризуются очень малым радиусом действия (около 10−13 см) и большой интенсивностью.

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.