Квантовый возраст - [92]

К сожалению, мои поездки в Россию стали не такими частыми, как раньше, поскольку мне приходится отказывать себе в путешествиях из-за здоровья.

И все-таки я надеюсь и буду ждать еще случая, когда мы встретимся и обсудим все проблемы этого беспорядочного мира.

Позволь мне пожелать тебе и твоей жене долгих лет жизни, здоровья, радости.

Старый твой друг Викки Вайскопф».

Глава 17. Вначале была механика

Квантовую механику и возникшую следом ядерную физику, да и физику элементарных частиц называли «физикой мальчиков». Поколение этих мальчиков, ровесников века и ровесников кванта, уходит. Остается созданная ими великая наука, целиком определившая наш сегодняшний день, определившая фундаментальные открытия в физике, химии, биологии (вплоть до вопроса о том, что явилось предполагаемой причиной нарушения той симметрии в сахарах и кислотах, которая привела к возникновению жизни на Земле). Какое бы чудо техники мы ни назвали сегодня, оно либо самым непосредственным, либо косвенным образом связано с открытием квантовой механики — от сложнейших установок для осуществления управляемой термоядерной реакции и лазерной терапии до очистки сточных вод и защиты зерна от долгоносика. И все-таки самое важное из огромного наследия, оставленного нам поколением квантового возраста, — это поколение их преемников, школы, которые они создали, и школы, которые создаются сегодня.

Какой же стала сегодня физика? Конечно, ответить разумно на этот вопрос коротко невозможно. Так же невозможно, как дать короткий ответ на вопрос, над чем работают сегодня физики. Кроме, пожалуй, самого тривиального: физика сегодня — мощная индустрия. А что касается переднего края фундаментальной науки, то один из самых актуальных вопросов — это вопрос о том, из чего сделана материя: мы с вами, Земля и Вселенная. Ответ на этот вопрос искали еще в древности и нашли: материя состоит из атомов. Атом означает «неделимый». Значит, материя состоит из частиц, которые неделимы. Если так считать и сегодня, то остается тогда вопрос, который требует огромных финансовых вложений и сложнейших исследований, вопрос о том, какие же частицы неделимы. То, что мы называем атом, увы, делимо. Делимо и само ядро атома. Делим и нейтрон, входящий в состав ядра. Но понятие «атом», смысл которого полностью противоречит сути дела, так и осталось в физике. Хотя было время, когда предлагали переименовать атом в «том» (значит делимый) и даже атомную бомбу называть «томной» бомбой, но это не прижилось, и лингвистическая ошибка осталась прочно. Осталась и проблема частиц, истинно неделимых, истинно элементарных. Осталась, но уже на совсем другом уровне. Чтобы дать представление об этом уровне, следовало бы рассказать всю захватывающую историю развития физики ядра, физики элементарных частиц и высоких энергий в течение 60 лет, отделяющих нас от того триумфального времени, когда благодаря открытию квантовой механики картина физики необычайно упростилась, когда, например, от сотни различных химических элементов таблицы Менделеева, со всем разнообразием их свойств, все свелось к трем частицам: протону, нейтрону и электрону. Рассказать о том, как та простая картина, которая виделась физикам 30-х годов, постепенно катастрофически усложнялась — к 60-м годам число открытых элементарных частиц перевалило за сотню, а на сегодняшний день — за три с половиной сотни (число их продолжает расти).

Все известные на сегодня элементарные частицы делятся на адроны и лептоны. Фотон, частица света, занимает особое место. Класс лептонов содержит всего шесть частиц (и соответствующие им шесть античастиц), разбитых на три пары: электрон и электронное нейтрино, мюон и мюонное нейтрино и тау-лептон со своим нейтрино. Все остальные частицы входят в класс адронов и делятся на барионы и мезоны. Барионы — это тяжелые частицы с массой не менее массы протона и с полуцелым спином. Мезоны так коротко не охарактеризуешь. Mesos по-гречески промежуточный. Масса первых открытых мезонов была промежуточной между массой протона и электрона. Позже были открыты более тяжелые мезоны, но название сохранилось. Они обладают целочисленным спином и спином ноль. Кроме того, было обнаружено огромное количество возбужденных состояний адронов, так называемых резонансов, с исчезающе малым временем жизни, порядка 10^–23 с. Итак, три с лишним сотни частиц, и каждая со своей массой, со своим временем жизни, со своим зарядом и со своим собственным характером поведения. И каждая из этих частиц, какое бы время жизни ни было ей отпущено, от 10³² лет (время жизни протона) до 10^–23 с, в течение жизни сохраняет свою индивидуальность. Ни одну из этих частиц нельзя «разбить на части», при столкновениях они просто исчезают и вместо них рождаются другие частицы. Для объяснения всего многообразия свойств и спектроскопических закономерностей этих частиц, для понимания динамики различных процессов, в которых они участвуют, возникла необходимость в их систематизации уже с учетом их внутренней структуры. Т. е. возникла необходимость считать элементарные частицы не элементарными, а составными.