Кварки, протоны, Вселенная - [45]

Один из способов обнаружить монополи — искать их следы в фотоэмульсии. У них должны быть очень «жирные» следы. Как раз такой необычно плотный след в стопке фотопластинок и пластиковых, пленок был обнаружен американскими физиками в опыте, о котором они рассказывали на международной конференции. На воздушных шарах они поднимали фотопластинки и пленки на большую высоту, почти в безвоздушное пространство, и там в продолжение нескольких суток все это облучалось в потоке космических лучей. Но скорее всего, это был след какого-то тяжелого иона — атома тяжелого элемента с ободранной оболочкой, который оставляет такой же плотный след в детектирующем материале. Исключить такую возможность американские физики не могли, и безжалостная бритва Оккама отсекла гипотезу обнаруженного ими монополя.

Монополи искали и среди частиц, родившихся на ускорителях. Такие опыты выполняются в хорошо контролируемых условиях, и точность здесь значительно выше, чем в космических лучах. Искали разными способами, используя самые совершенные и точные приборы, и ни намека на следы магнитных зарядов.

Пожалуй, наиболее точными были эксперименты, в которых раздробленные образцы различных материалов перемещались по оси соленоида. Если бы они содержали магнитные заряды, в катушке соленоида должен был бы возникнуть электрический ток (вспомним знакомый всем по школе знаменитый опыт Фарадея по превращению магнетизма в электричество!). Эксперимент проводили при очень низкой температуре, вблизи абсолютного нуля, когда металл соленоида становился сверхпроводящим и образовавшийся в нем ток должен был бы циркулировать практически неограниченное время. Многократно прогоняя исследуемый образец по оси соленоида, можно получить («накопить») значительный ток даже при очень малой концентрации монополей. Таким способом было обследовано множество минералов, выброшенное вулканами вещество земных недр, вода океанов, метеориты, много килограммов лунного грунта, даже контейнеры, в которых хранился этот грунт (может быть, в нем застряла часть монополей?). Если бы на 10²⁸ атомов (несколько ведер) вещества приходилось всего только по одному монополю, их присутствие было бы замечено в этих экспериментах. Однако регистрирующие приборы молчали. Монополей не было ни в земном, ни в небесном веществе.

И все же утверждать, что, изолированных магнитных зарядов в природе не существует и все разговоры о магнитном веществе — ненаучная фантастика, было бы преждевременно. В сегодняшних ускорителях могут рождаться только такие частицы, которые не более чем в несколько сот раз тяжелее протона: для рождения более массивных частиц энергии недостаточно. Поэтому если монополи — очень тяжелые частицы, то в опытах на ускорителях они не могут образоваться. Монополи должны были бы рождаться под действием космических лучей, содержащих сверхвысокоэнергетические частицы. Но и здесь есть обстоятельство, которое мешает заметить рождающиеся монополи. Согласно теории магнитные частицы настолько сильно взаимодействуют с веществом, что растрачивают свою энергию почти сразу же после рождения, не успев далеко уйти от точки, где образовались. А поскольку закон сохранения заряда требует, чтобы монополи обязательно рождались парами — один с отрицательным, другой с положительным зарядом, — то, затормозившись, они скорее всего тут же аннигилируют и превратятся в обычные немагнитные частицы. Теория говорит, что в большинстве случаев это будут пучки жестких гамма-квантов.

Физики, изучающие космические лучи, в своих опытах не раз замечали узконаправленные вспышки очень интенсивного гамма-излучения. Вообще это можно было бы считать указанием на рождение и аннигиляцию монополей, однако имеются веские основания предполагать, что для рождения монополей не хватает энергии даже самых быстрых космических частиц.

Как бы там ни было, неудача всех попыток обнаружить следы магнитных зарядов охладила энтузиазм физиков. Ясно, что в природе есть что-то такое, что мешает осуществлению красивой идеи Дирака.

Когда разумно поставленная задача долго не находит решения, полезно взглянуть на всю проблему с совершенно иной точки зрения. Среди физиков популярен был когда-то анекдот о том, как решает задачу посредственный научный сотрудник. Задача была взята из истории зоопсихологии, представители которой а начале XX в. исследовали мышление обезьян. Там была, в частности, такая задача. Экспериментаторы прикрепили к ветке дерева банан. Обезьяне требовалось достать его. Сначала она бросилась трясти дерево. Видит, не получается — крепко сидит банан. Подумала — схватила палку. Опять неудача — коротка палка. Снова подумала — метнула камень и сбила банан. Дали ту же задачу научному сотруднику, замотанному разными планами и отчетами. Он тоже, не теряя времени, схватился за дерево — трясет, и чем дольше, тем с большим рвением. «Подумай», — подсказывают ему. «Некогда! — отвечает. — Работать надо!» Так до сих пор и трясет...

Проблема монополей приобрела «второе дыхание», когда на нее посмотрели с принципиально новой точки зрения — с позиций теории «великого объединения». Если ехать по одной из скоростных автострад из Нью-Йорка, то через час с небольшим добираешься до тщательно охраняемой местности, застроенной редкими зданиями похожими на цехи. Это Брукхейвенская лаборатория — один из основных атомных институтов США. В 50-х годах два сотрудника лаборатории Чженьнин Янг и Роберт Миллс изучали обобщение максвелловских уравнений, которое они надеялись использовать для описания нового класса частиц — подобных фотону, но в отличие от него несущих на себе электрический заряд. Так сказать, квантов заряженного света. Теория получалась на редкость стройной и изящной; усовершенствованием и интерпретацией ее математического аппарата занимались многие физики, до тех пор пока в конце 60-х годов эти исследования не привели к новой теории, объединившей электромагнитные и слабые силы (последние вызывают распад элементарных частиц и атомных ядер). Теперь-то мы знаем, что все это — проявление различных компонент одного и того же «электрослабого поля» которое в зависимости от условий воспринимается нами как электричество, магнетизм или как особое, слабое взаимодействие элементарных частиц. И вот тут гипотеза монополей неожиданно получила мощную поддержку.