Этот правый, левый мир - [70]

Статья, опубликованная в журнале «Physical Review» не привлекла большого внимания физиков-ядерщиков. Несохранение четности казалось настолько невероятным, что большинство ученых думало про себя: пусть этими проверками занимается кто-нибудь другой. Фримен Дж. Дайсон, теоретик, работающий теперь в Принстоне, в книге «Новаторство в физике» приводит следующее честное признание по поводу своей и большинства своих коллег «слепоты»: «Я получил эту рукопись (имеется в виду статья Ли и Яна „Вопрос о сохранении четности в слабых взаимодействиях“. — Ред.) и прочел ее. Я прочел ее дважды и сказал: „Очень интересно“ или еще что-то в этом роде. Но у меня не хватило воображения воскликнуть: „Бог ты мой, да ведь если это правда, то открыта совсем новая страница физики!“ И я думаю, что все остальные физики, за очень небольшим исключением, были в то время так же лишены воображения на этот счет, как и я».

Тем не менее нашлись экспериментаторы, которые взялись за реализацию предложений Ли и Яна. В числе первых принявших вызов была госпожа By Цзянь-сюн — профессор физики Колумбийского университета. Она была уже известна своими работами по слабым взаимодействиям и тщательностью и изяществом постановки экспериментов. By, как и ее друзья Ли и Ян, родилась в Китае и приехала в Соединенные Штаты для завершения образования.

Эксперимент, задуманный госпожой By, был посвящен изучению бета-распада (Со⁶⁰) кобальта-60 — радиоактивного изотопа кобальта, ядро которого испускает электроны. Ядро кобальта-60 можно себе представить как крохотное тело, которое, подобно волчку, вращается вокруг некоторой оси, проходящей через северный и южный магнитные полюса. Бета-частицы, испускаемые в бета-распаде (этот процесс управляется слабыми взаимодействиями), вылетают и из северной и из южной половин ядра. В обычных условиях ядра не ориентированы, то есть направления осей различных ядер самые разные, поэтому электроны излучаются во всех направлениях. Но когда Со⁶⁰ охлажден почти до абсолютного нуля (—273°С) и тепловое движение его молекул сведено к минимуму, становится возможным «выстроить» более половины всех ядер одноименными полюсами в одну сторону. Достигается это наложением мощного электромагнитного поля. «Выстроенные», или, как говорят, «заполяризованные», таким образом ядра продолжают испускать электроны. Однако направления, в которых они испускаются, уже не произвольны, как это было до ориентации ядер, а концентрируются вблизи двух главных направлений, определяемых магнитной осью ядра, — «на север» и «на юг». Если закон сохранения четности не нарушается, то число электронов, испускаемых в этих двух направлениях, будет совершенно одинаковым.

Чтобы добиться охлаждения ядер кобальта почти до абсолютного нуля, госпожа By и ее коллеги прибегли к помощи Национального бюро стандартов в Вашингтоне. Именно здесь они начали свой исторический эксперимент. Если бы в результате эксперимента оказалось, что в обоих направлениях вылетает одинаковое количество электронов, то это означало бы, что четность сохраняется. Тета-тау-проблема так и оставалась бы проблемой. Но если бы в бета-распаде выявилось неравноправие правой и левой сторон (северного и южного направлений), то есть интенсивности электронов оказались различными, то это означало бы крушение закона сохранения четности.

Рис. 61. Электроны вылетают из южного полюса ядра кобальта-60 предпочтительнее, чем из северного.

В Цюрихе результатов опыта с нетерпением ждал один из виднейших физиков-теоретиков мира Вольфганг Паули. В письме к одному из своих бывших учеников Виктору Ф. Вайскопфу Паули тогда писал: «Я не верю, что бог является левшой в управлении слабыми взаимодействиями, и готов побиться об заклад на очень большую сумму, что эксперимент даст симметричный результат».

Мы не знаем, заключил ли Паули такое пари, подобно Фейнману. Если да, то он его тоже проиграл. Электроны в эксперименте госпожи By испускались не симметрично. Большинство из них вылетало из

южного конца ядра, то есть туда, куда указывали южные полюса большинства ядер Со⁶⁰.

Рискуя повториться и докучая тем читателям, которые сразу до конца поняли последствия этого экспериментального результата, убедимся, что мы действительно разобрались в том, почему эксперимент мадам By является столь революционным. Да, изображение ядра Со⁶⁰ (рис. 61), вращающегося в некотором направлении вокруг оси N—S, действительно имеет асимметричный вид, не совмещающийся со своим зеркальным образом. Но ведь это лишь изображение. Как мы уже знаем, обозначения N и S являются совершенно условными. Ничто не мешает нам переименовать N на S (и наоборот) для всех магнитных полей. Тогда северные концы ядер Со⁶⁰ станут южными, а южные — северными и такое же изменение претерпят названия полюсов электромагнитного поля, используемого для поляризации ядер. До эксперимента госпожи By считалось, что такое «переключение полюсов» не приведет к какому бы то ни было измеримому изменению результатов эксперимента. Вот если между полюсами имеется какое-то существенное различие, например один полюс «на самом деле» красный, а другой зеленый или один сильный, а другой слабый, то тогда N и S перестают быть просто обозначениями. Тогда ядра Со