Этот правый, левый мир - [76]
Так, может быть, нейтрино в самом деле бывает либо правовинтовым, либо левовинтовым в зависимости от скорости движения наблюдателя? Оказывается, нет. Дело в том, что нейтрино, как и фотон, движется со скоростью света, а теория относительности не позволяет никакому наблюдателю двигаться со сверхсветовой скоростью. Поэтому наблюдатель всегда одинаково оценивает характер спиральности данного нейтрино, движется ли он от частицы или навстречу ей, и ему никогда не удастся найти систему координат, относительно которой нейтрино изменило бы направление своего вращения. Короче говоря, спиральность нейтрино одинакова для всех наблюдателей.
Мысль о том, что вращающаяся частица может постоянно находиться в одной из двух зеркально сопряженных винтовых форм, была еще в 1929 году высказана знаменитым немецким математиком Германом Вейлем. Для такой гипотезы Вейль совершенно не располагал какой бы то ни было экспериментальной информацией; просто он считал, что этим демонстрируется очень простая и математически изящная теория. Тогда никто не придал значения теории Вейля. Почему? Да потому, что она шла вразрез с законом сохранения четности, внося в природу необъяснимую асимметрию. Как только несохранение четности было установлено, теорию Вейля признали пророческой. Действительно, вскоре появились указания на то, что нейтрино имеет свою античастицу и что эти две частицы различаются именно так, как предполагал Вейль. (Вейль умер в 1955 году, за два года до возрождения своей теории.)
Эта «двухкомпонентная» теория нейтрино, как ее стали называть, была в 1957 году независимо предложена несколькими физиками-теоретиками: Ли и Яном, Абусом Саламом из Пакистана и советским ученым Львом Давидовичем Ландау. Имеются многочисленные свидетельства того, что эта теория в своей существенной части верна. В бета-распаде при испускании электронов вместе с ними испускаются антинейтрино, вращение которых, если смотреть «из ядра», происходит по часовой стрелке, то есть они закручиваются около своих траекторий по правым спиралям. Напротив, при распаде антинейтрино в процессе анти-бета-распада вылетающие позитроны сопровождаются нейтрино, описывающими левосторонние спирали (рис. 63). Так впервые в истории физики элементарных частиц было установлено наличие стабильной асимметрической структуры частицы (структура нейтрино — это просто определенный вид связи между спином и направлением движения). Нейтрино и антинейтрино — первые из известных нам на уровне элементарных частиц аналоги право- и левосторонних молекул Пастера!
В 1957 году несколько физиков, в их числе Ли и Ян, развили теорию еще дальше[57]. Они предположили, что существуют два типа пар нейтрино — антинейтрино: одна связана с распадами, при которых испускаются электроны, а другая — с распадами, в которых участвуют мю-мезоны. Их предположение получило подтверждение в эксперименте группы физиков из Колумбийского университета и Брукхейвенской национальной лаборатории, работавших на самом большом в мире (тогда)[58] синхротроне с жесткой фокусировкой в Брукхейвене (Яфанг, Лонг-Айленд, штат Нью-Йорк).
Нейтрино нового типа и их античастицы сопровождают пионный распад с образованием мю-мезонов[59], Пока не ясно, что означает это замечательное открытие с точки зрения структуры нейтрино. Возможно, нейтрино обоих типов вращаются в одну сторону, а их античастицы — в другую; а может быть, нейтрино каждою типа вращается так, как антинейтрино другого типа. Это еще предстоит установить. Газета «Нью-Йорк таймс» в номере от 1 июля 1962 года приводит слова одного физика: «Это можно сравнить с тем, как если бы мы открыли два вида вакуума!»
Глава 24. Мистер Сплит
Когда электрон сталкивается с позитроном, массы двух частиц исчезают во вспышке излучения. В гл. 21 мы видели, как Дирак в свое время объяснил это явление (так же как и обратное ему «рождение» электрон-позитронной пары) в рамках «дырочной» теории. Частица, вырванная из плотного континуума, оставляет на своем прежнем месте «дырку», которая и является ее античастицей. Если частица вновь попадает в «дырку», пара частиц исчезает. Сравнительно недавно (в майском номере журнала «Сайентифик Америкен» за 1963 год; см. также «Над чем думают физики», вып. 3, стр. 122—139) в блестящей статье «Эволюция физической картины природы» Дирак предложил несколько иную версию. Он сравнил электрон и позитрон с двумя концами электромагнитной силовой линии. Направление этой линии служит для различения ее концов. Столкновению позитрона с электроном соответствует соединение полюсового конца одной линии с минусовым концом другой. Концы линии (электрон и позитрон) исчезают, остается лишь сама силовая линия. Сходным образом при разрыве силовой линии происходит образование положительного и отрицательного концов (рождение пары).
