Беседы об атомном ядре - [32]

Рекордный вес был взят, но он еще не был максимально возможным. Лишь спустя несколько лет стали поступать первые сообщения о новой победе. При взаимодействии протонов высоких энергий с ядрами углерода, в реакции слияния быстрых альфа-частиц с ядром магния-26, при поглощении гамма-квантов высоких энергий ядром бора-11 иногда возникали фантастические ядра гелия-8, в котором протоны были втрое разбавлены нейтронами.

Наконец, группа физиков Лаборатории ядерных проблем ОИЯИ под руководством доктора физико-математических наук В. Сидорова получила самые неопровержимые доказательства рождения ядерной, почти нейтронной капли, состоящей из двух протонов и шести нейтронов. Ядерная эмульсия навечно сохранила автограф этого чудо-изотопа, полученного в реакции поглощения медленного пи-мезона легким ядром углерода.

Продолжая свои исследования по взаимодействию пи-мезонов с атомными ядрами, та же группа физиков открыла новую ядерную реакцию; реакцию, проложившую путь к синтезу изотопов с избытком нейтронов, а может быть, и чисто нейтронных ядер.

В эмульсиях, облученных в пучке отрицательно заряженных пи-мезонов на синхроциклотроне, экспериментаторы искали такие случаи, когда в ядро влетал один мезон, а вылетали два, то есть звезды с тремя лучами. Но нет-нет да и попадали в поле зрения микроскопа странные звезды с одним выходящим лучом. Причем вылетающий мезон всегда имел положительный заряд. Каждый раз, видя такую звезду, исследователи невольно задавали себе один и тот же вопрос: «А где же второй, отрицательно заряженный пи-мезон, тот, который создал звезду и обычно тоже вылетал из ядра?»

Можно было и не обращать внимания на звезды с потерянным лучом. Мало ли что могло случиться с отрицательным пи-мезоном: он мог поглотиться ядром, превратиться в нейтрон, не оставляющий следа в эмульсии. Эти реакции были хорошо известны и имели достаточно большую вероятность. Но ученым не давала покоя одна назойливая мысль: «А что, если из ядра на самом-то деле вылетал тот же пи-мезон, что вызывал ядерную реакцию, но ухитрившийся переменить в ядре свой отрицательный заряд на положительный?»

Предположим, это, правда, не относилось к категории «сумасшедших идей», но тем не менее казалось маловероятным.

Придирчиво проверив свою идею на опыте, дубненские ученые открыли новую, очень интересную ядерную реакцию двойной перезарядки пи-мезонов.

Отрицательно заряженный пи-мезон во время пребывания в ядре успевает стать участником двух последовательных ядерных реакций. Сталкиваясь с одним протоном, пи-мезон отдает ему свой заряд и становится электрически нейтральным, а протон превращает в нейтрон. У другого протона пи-мезон отбирает положительный заряд, превращая его тоже в нейтрон. После толчка, полученного при соударении с мезоном, оба новоиспеченных нейтрона покидают ядро, не давая о себе знать. Как правило, и у самого мезона еще хватает энергии для того, чтобы перевалиться через край ядерной чаши (ведь заряженная частица может покинуть ядро, только преодолев электростатический барьер). Вот и возникает в эмульсии звезда с одним входящим и одним выходящим лучом (нейтроны — частицы нейтральные, не оставляют следов в эмульсии).

Но сколько изменений в ядре спровоцировал задержавшийся там на мгновение пи-мезон!

Ядро неожиданно потеряло два протона — две единицы электрического заряда, а значит, и две единицы в порядковом номере элемента. Теперь этому новому изотопу, обогащенному нейтронами, полагалось занять место на две клеточки ближе к началу периодической таблицы.

Не менее оригинально ведут себя по отношению к атомным ядрам и пи-мезоны с положительным электрическим зарядом. Проскакивая через ядро, такой положительно заряженный пи-мезон вступает в реакции с двумя нейтронами. Он превращает их в протоны, а сам покидает ядро в виде отрицательно заряженной частицы. Оставшееся ядро, не потеряв ни одного нуклона, превращается в новый изотоп химического элемента, находящегося в периодической системе Менделеева на две клеточки дальше.

Это настоящий ядерный иллюзион, искусству которого, несомненно, позавидовал бы и самый знаменитый фокусник.

Скромные по внешнему виду звезды в эмульсии, на которые обратили внимание пытливые исследователи, оказались отголосками сильных изменений атомных ядер в реакции двойной перезарядки.

Открытие ученых ОИЯИ дает возможность ставить эксперименты по получению необычных ядер с запланированным числом протонов и нейтронов и помогает установить, в каком сочетании нейтроны и протоны могут создавать связанные системы.

Сейчас во многих лабораториях экспериментаторы пытаются в разных ядерных реакциях обнаружить рождение тетранейтрона — связанной системы из четырех нейтронов.

В лаборатории ядерных проблем ОИЯИ был поставлен оригинальный эксперимент по поиску тетранейтрона, который мог бы возникнуть в реакции двойной перезарядки пи-мезона на ядре свинца-208.

Физики не рассчитывали на то, что гипотетические нейтронные капли будут просачиваться наружу из толстой свинцовой мишени. «Жаждущие» ядра свинца могли мгновенно поглотить эти четыре нейтрона и превратиться в более тяжелые ядра изотопа свинца-212. После быстрого радиоактивного распада эти ядра могли обернуться ядрами висмута, живущими около часа.