Охотники за частицами - [36]
Так можно представлять себе «переполненную пустоту» — океан Дирака. Удар по этому океану достаточно энергичным фотоном выбрасывает на берег брызги — электрон, а в пустоте остается дырка — ничуть не менее реальный позитрон. Другими словами, такая картинка изображает превращение гамма-кванта в пару из электрона и позитрона.
Но сторонник лишен жалости. Он продолжает убеждать:
— Назовем это пустое место дыркой. Она имеет заряд.
— Конечно. Раз пустота в целом нейтральна, то вылет из нее электрона должен сообщить ей, то есть дырке, положительный заряд, чтобы эта нейтральность сохранилась.
— Вот-вот. И масса у этой дырки должна быть. Такая же, как у электрона. И на рождение дырки нужно затратить ту же энергию, что на электрон, а всего на пару из электрона и дырки — двойную энергию. Это примерно миллион электрон-вольт.
— Немало.
— Верно, немало. Но при меньшей энергии обнаружить структуру вакуума, теперь вам понятно, невозможно. А если по пустоте ударить с такой или с большей энергией, например, фотоном, то из нее выскочат сразу две частицы — электрон и его зеркальный брат. Назовем этого брата позитроном.
— Уфф! Кажется, теперь я понял!
Так в начале тридцатых годов была предсказана новая частица. Были установлены ее вид и повадки, из коих главная та, что эта частица рождается в паре с электроном. И должна умирать также вместе с электроном, отдавая при этом, как и электрон, всю ту энергию, которую они получили при своем рождении или приобрели при своей жизни.
Далеко не все ученые верят в находки, полученные теоретиками на кончике пера. В теорию относительности многие уверовали лишь после того, как в 1919 году астрономы подтвердили предсказываемое ею искривление световых лучей вблизи крупных небесных тел.
Так и теперь. Слово за физиками-экспериментаторами. Подтвердят ли они существование новой частицы?
Экспериментаторы берут это дело на заметку. К списку разыскиваемых частиц прибавляется еще одна. С еще большим вниманием просматриваются тысячи фотографий, снятых в камере Вильсона.
На этих фотографиях оставляют следы миллионы космических частиц. Миллионы частиц — миллионы разнообразных событий. И где-то в этих джунглях переплетающихся следов, толстых и тонких, прямых и изогнутых, неожиданно прерывающихся, расщепляющихся на другие следы, — где-то здесь наблюдателя ждет след, оставленный новой, пока неведомой частицей.
Ни одна черточка на фотографии не должна ускользнуть от внимания ученых. А так легко пропустить ее, так легко необычный след принять за привычный, неинтересный. И тогда в стопке уже просмотренных фотопластинок безвозвратно затеряется интереснейшее событие.
Может быть, его уже годы тщетно ждут теоретики. И придется им тогда снова ждать и ждать, пока редкое событие снова удастся схватить на фотопластинке.
Сколько интересных явлений на фотопластинках пропустили экспериментаторы в ранние годы изучения космических лучей! Трудно винить их в этом. Они знали, как наблюдать, но не ведали, что именно надо искать. А не ведали потому, что этого не знали и теоретики.
Но вот в начале 1932 года американский физик Карл Андерсон, изучая снятые на космическом излучении фотографии в камере Вильсона, обнаруживает интересный след.
Вот он, воспроизведен на рисунке.
Первая фотография позитрона. Он пришел сверху, замедлился в свинцовой перегородке и пропал в нижней части камеры Вильсона, где слился с электроном. Если бы этот след оставил электрон, то магнитное поле в камере должно было бы закрутить его в обратную сторону.
Темное поле снимка пересекает толстая горизонтальная полоса — это свинцовая пластинка. Искривленный след говорит о том, что камера работала в сильном магнитном поле. Как мы уже рассказывали выше, такой режим работы камеры впервые осуществил наш замечательный физик Дмитрий Владимирович Скобельцын.
Добавим еще, что снимок ориентирован так же, как и фотопластинка в камере Вильсона: верхняя его часть отвечает участку камеры над свинцовой пластинкой.
Чем же интересна эта фотография?
Сядем вместе с Андерсоном и его коллегой Сетом Неддермайером и займемся анализом снимка. Так сказать, проникнем не в обычную, а в творческую лабораторию ученых.
Сначала идет общее изучение «охотничьей территории». След тонкий, пунктирный. Значит, он принадлежит частице с небольшой массой. По мере удаления от свинцовой пластинки пунктир становится все более редким и наконец прерывается.
В начале своего пути «зверь» энергично задирал встречные молекулы газа, срывая с них электронные «шкуры». Затем, все более растрачивая свою энергию, он все менее мог противостоять сбивающему с пути ветру — магнитному полю: след становился все более искривленным, пока наконец зверь не свалился без сил. Частица тогда затормозилась настолько, что вообще перестала ионизировать встречные молекулы. Тут след и оборвался.
Что с частицей случилось потом?
Об этом мы поговорим ниже. Охотников пока что это не интересует.
А теперь — о необычном. След закручен в сторону, противоположную той, в которую должен был бы быть закручен след электрона. Электрон искривил бы свой путь вправо.
