Беседы об атомном ядре - [20]

Путешествия в глубь ядра

— Из рассказанного создается впечатление, что физикам довольно легко удалось установить контакт с ядром.

— Смотря что называть контактом. Сотрудники Э. Резерфорда уже в первых экспериментах по превращению азота в кислород имели дело с ядром.

— Ну, такое общение носило совершенно случайный характер. Интересно, как потом ученые разобрались в том, что такое ядро и какие необходимо применить для его исследования методы?

— История «взаимоотношений» ученых и атомного ядра похожа на описанную в романе С. Лема историю попыток землян установить контакт с планетой Солярис; в романе здесь периоды взлета чередовались с периодами падения интереса, разочарования — с надеждами.

Неожиданное открытие почти точечной по своим размерам кладовой атома — атомного ядра — возбудило к этой точке пространства огромный интерес. Но и в течение последующих 20 лет ученые не так уж много смогли разузнать о хранящихся в ней ценностях. Все полученные экспериментаторами сведения сводились в основном к тому, что ядра состоят из протонов и нейтронов, а поведение ядер и некоторые их свойства зависят от числа этих частиц.

Раскрыть главный секрет устройства этой сложной системы — природу ядерных сил — пока не удавалось. И перед учеными во всей своей необъятной сложности предстала проблема описания ядерных сил.

Столь ограниченные и неутешительные выводы могли охладить пыл не одного энтузиаста ядерной физики. Но наиболее стойкие не унимались и продолжали накапливать сведения об этом «Солярисе» микрокосмоса.

Информация добывалась в основном не активным вторжением с помощью каких-либо микроинструментов в глубины ядерного вещества, а скорее созерцанием тех свойств, что проявлялись при радиоактивном распаде ядер или в тех ядерных реакциях, когда удавалось слегка поворошить нуклоны.

Многие считали, что ядерная физика зашла в тупик. И это было похоже на правду.

Гораздо более интересным и многообещающим представлялось исследование самих элементарных частиц, из которых состояло атомное ядро.

Лет тридцать назад, как только появились первые ускорители протонов высоких энергий, ученым удалось открыть некоторые свойства ядерных сил, проявляющиеся при взаимодействии пары протонов или протона с нейтроном. Но этим, в сущности, и ограничился тогда вклад «элементарщиков» в ядерную физику.

Наблюдения за столкновением нуклонов больших энергий принесли новые неожиданные открытия, и экспериментаторы, увлекшись изучением этих составных частей ядра, вдруг обнаружили, что давно покинули ядерные сферы и витают уже в мире элементарных частиц. Но останавливаться было уже поздно. Они обзавелись мощнейшими ускорителями, овладели искусством создания пучков протонов, нейтронов и таких вторичных нестабильных частиц, как пи- и мю-мезоны, тяжелые К-мезоны, гипероны, и накопили об этих представителях микромира ценнейшую информацию.

Но даже всей совокупности добытых исключительно важных сведений было недостаточно для понимания того, как ведут себя нуклоны в коллективе.

Постепенно выкристаллизовалась идея, что новых сведений о ядерных силах и внутреннем устройстве ядра не получить на стороне, что их надо добывать в самом ядре. На ту же мысль наталкивали и размышления о свойствах ядерного вещества. Если бы ядро было похоже на ящик, наполненный шарами двух цветов, то достаточно было знать, из скольких шаров оно состоит и какого цвета, тогда можно было бы утверждать, что внутренняя структура ядра известна. Но ядро — сложнейшая система из нейтральных и заряженных частиц, без передышки взаимодействующих друг с другом, система, постоянно стремящаяся увеличить свой объем за счет электростатического отталкивания протонов и стягиваемая почти в точку мощным ядерным притяжением. И для нее понятие «структура» оказалось гораздо более глубоким, чем для ящика с шарами.

Разобраться в строении плотного ядерного сгустка нуклонов невозможно, если, например, не знать, как в нем распределены электрические заряды и как распределена в пространстве вообще вся ядерная материя. Физики убедились, что, сколько бы они ни изучали столкновения любых пар нуклонов, они никогда не получат ответы на эти вопросы. Необходимо было снова с еще большей точностью измерить основные параметры ядра: его размер, форму, распределение в нем заряженных протонов и нейтронов, буквально все, что говорит о его структуре и несет на себе отпечаток качеств главного организатора ядерного коллектива нуклонов — ядерных сил.

Опустевшие было наблюдательные посты вокруг «Соляриса» микрокосмоса вновь заполнились сторонниками более тесных контактов с океаном ядерного вещества. Но на этот раз рядом с физиками-ядерщиками были и физики-элементарщики, которые пришли не с пустыми руками, они предложили принципиально новые методы проникновения в мир ядер.

Передовые позиции в исследовании элементарных частиц переместились на крупнейшие ускорители мира. Поэтому в разных странах ученые тех институтов, в которых раньше изучались только элементарные частицы, весь свой мощный арсенал экспериментальных средств стали использовать для изучения атомных ядер.