Популярная физика. От архимедова рычага до квантовой механики - [296]
В ходе такой реакции барионное число сохраняется, так как вместо протона (+1) появляется нейтрон (+1). Сохраняется и электронное число — антинейтрино (–1) заменяется позитроном (–1).
Коуэн и Райнес подсчитали, что в используемой ими водной мишени взаимодействия антинейтрино и протона должны происходить 3 раза в час. Неудобство заключалось в том, что одновременно происходило и огромное количество других явлений, связанных с космическими лучами, паразитными радиоактивными излучениями и т. п. Вначале эти нежелательные явления происходили в несколько раз чаще, чем искомые реакции антинейтрино. Со временем их количество удалось сократить до допустимого предела с помощью мощного экранирования, отсеивающего большую часть поступающих извне субатомных частиц, но конечно же не представляющего преграды для антинейтрино.
Оставалось лишь точно и с максимальной долей уверенности зафиксировать взаимодействие антинейтрино. В процессе этого взаимодействия образуются позитрон и нейтрон. Позитрон сразу же вступает в реакцию с электроном, сопровождающуюся испусканием в противоположных направлениях гамма-лучей известного запаса энергии.
Образующийся в результате взаимодействия нейтрон через несколько миллионных долей секунды поглощается атомами кадмия (кадмий в форме соединения хлорида кадмия добавляется в воду как раз в целях поглощения нейтронов), после чего атом кадмия, приведенный лишним нейтроном в возбужденное состояние, испускает гамма-луч (а иногда и три гамма-луча) известной частоты. Именно эта цепочка событий — испускание двух гамма-лучей определенной частоты, а затем испускание еще одного гамма-луча определенной частоты — и является признаком существования антинейтрино. Насколько известно, никакая другая частица не вызывает аналогичной цепочки событий.
В 1956 году по этой характерной схеме гамма-излучения удалось обнаружить существование нейтрона. Предположение, сделанное Паули еще 25 лет назад, наконец-то подтвердилось.
Мюон
Пока Паули изучал непрерывный спектр бета-излучения, возник еще один, не менее сложный вопрос.
Объем атомного ядра составляет примерно 10>–40 см. Сила электромагнитного отталкивания между находящимися столь близко друг к другу протонами колоссальна. Пока ученые считали, что в ядре также существуют и электроны, можно было предположить, что сила взаимного электромагнитного отталкивания электронов (которая также очень высока) компенсирует силу отталкивания протонов. Таким образом, электроны являлись «ядерным цементом». Внутреннее строение ядра объяснялось с точки зрения электромагнитных сил, как и взаимосвязь атомов и молекул.
Устойчивость ядра можно объяснить, лишь предположив, что между нуклонами существует действующая только на крайне небольшом расстоянии сила взаимного притяжения, гораздо сильнее силы отталкивания.
В начале 1930-х годов в результате развития квантомеханического анализа было сделано предположение, что сила, действующая на таком расстоянии, на каком действует электромагнитная сила, возникает за счет испускания и поглощения фотонов. Обменивающиеся фотонами заряженные частицы испытывают обменные силы.[142]Термин был предложен Гейзенбергом в 1932 году. По аналогии было сделано предположение, что сила гравитации действует за счет испускания и поглощения гравитонов (см. гл. 13).
И электромагнитные силы, и сила гравитации, разница между которыми заключается лишь в площади испускающей их поверхности, действуют на расстоянии космического масштаба.
Однако предполагаемая ядерная сила должна действовать лишь на крайне небольшом расстоянии: большом внутри ядра и незначительном — за его пределами. В большом атомном ядре ядерная сила должна действовать лишь в пределах его диаметра. Возможно, именно поэтому ядра более тяжелых элементов с такой легкостью вступают в реакцию деления ядра.
Японский физик Хидоки Юкава (1907–1981) задался целью выяснить механизм столь необычайно большой силы со столь коротким радиусом действия. Я расскажу вам о его умозаключениях в упрощенном виде, не вдаваясь в квантомеханические подробности. Согласно принципу неопределенности невозможно точно определить одновременно и местоположение, и импульс. Погрешность определения одного из них, умноженная на погрешность определения другого, приблизительно равна постоянной Планка. Местоположение и импульс можно заменить на энергию и время. Получается, что невозможно определить точное количество энергии системы в определенный момент времени. Всегда существует небольшой период, во время которого количество энергии невозможно определить точно. Погрешность измерения количества энергии, умноженная на погрешность определения времени, опять-таки приблизительно равна постоянной Планка.
В течение периода, во время которого невозможно точно определить количество энергии, протон, например, может испустить микрочастицу. Вообще-то у него для этого нет энергии, но за тот период, что мы не можем точно определить его энергию, протон легко может нарушить закон сохранения энергии, так сказать, совершенно безнаказанно, поскольку никто не может проконтролировать соблюдение этого закона.
В эту книгу вошли три произведения Айзека Азимова, по праву признанные классикой НФ-литературы XX столетия. В романе «Конец вечности» повествуется о некой вневременной структуре, носящей название «Вечность», в которую входят специально обученные и отобранные люди из разных столетий. Задачей «Вечности» является корректировка судьбы человечества. В «Немезиде» речь ведётся об одноименной звезде, прячущейся за пыльной тучей на полдороге от Солнца до альфы Центавра. Человечеству грозит гибель, и единственный выход — освоение планеты Эритро, вращающейся вокруг Немезиды.
Роман в новеллах «Я, робот» относится к одной из самых важных работ в истории фантастики. Сформулированные Азимовым ТРИ ЗАКОНА РОБОТЕХНИКИ легли в основу науки об Искусственном интеллекте. Что случится, если робот начнет задавать вопросы своему создателю? Какие будут последствия программирования чувства юмора? Или возможности лгать? Где мы тогда сможем провести истинную границу между человеком и машиной? В «Я, робот» Азимов устанавливает свои Три Закона, придуманные для защиты людей от их собственных созданий, – и сам же выходит за рамки этих законов.
…Империя с высочайшим уровнем цивилизации. Ее влияние и власть распространены на десятки миллионов звездных систем Галактики. Ничто не предрекает ее краха в обозримом будущем…И вот однажды психоисторик Хари Сэлдон, создав математическую модель Империи, производит расчеты, которые неопровержимо доказывают, что через 500 лет Империя рухнет…Великий распад будет продолжаться 30 тысяч лет и сопровождаться периодом застоя и варварства. Однако Сэлдон создает План, в соответствии с которым появление новой Империи наступит всего через 1000 лет.
Из 1949 года Джозеф Шварц попадает в мир далёкого будущего – периода расцвета Галактической Империи. В результате древних термоядерных войн поверхность Земли стала радиоактивной и непригодной для жизни. В то же время люди расселились по всей Галактике и забыли о своей колыбели. Земля всего лишь камешек в небе. Ныне всё человечество живёт под управлением планеты Трантор, контролирующей двести миллионов звезд. Но на Земле ещё живы националистические настроения, некоторые земляне хотят вернуть себе власть предков.
…Империя с высочайшим уровнем цивилизации. Ее влияние и власть распространены на десятки миллионов звездных систем Галактики. Ничто не предрекает ее краха в обозримом будущем…И вот однажды психоисторик Хари Сэлдон, создав математическую модель Империи, производит расчеты, которые неопровержимо доказывают, что через 500 лет Империя рухнет…Великий распад будет продолжаться 30 тысяч лет и сопровождаться периодом застоя и варварства. Однако Сэлдон создает План, в соответствии с которым появление новой Империи наступит всего через 1000 лет.
Однажды, сидя в метро, Айзек Азимов просматривал сборник космических опер и наткнулся на картинку, изображавшую римского легионера среди звездолётов. В мозгу мелькнула мысль: а не описать ли Галактическую Империю — с точки зрения истории, экономики, социологии и психологии? Так появился самый великий учёный в истории мировой фантастики — Гэри Селдон, создавший науку психоисторию, постулаты которой актуальны уже более полувека. Так появился мир Академии: базовая трилогия о нём составила эту книгу. Так появилась "Галактическая история" от сэра Айзека, в которую входят почти все романы знаменитого фантаста.
Наше здоровье зависит от того, что мы едим. Но как не ошибиться в выборе питания, если число предлагаемых «правильных» диет, как утверждают знающие люди, приближается к 30 тысячам? Люди шарахаются от одной диеты к другой, от вегетарианства к мясоедению, от монодиет к раздельному питанию. Каждый диетолог уверяет, что именно его система питания самая действенная: одни исходят из собственного взгляда на потребности нашего организма, другие опираются на религиозные традиции, третьи обращаются к древним источникам, четвертые видят панацею в восточной медицине… Виктор Конышев пытается разобраться во всем этом разнообразии и — не принимая сторону какой-либо диеты — дает читателю множество полезных советов, а попутно рассказывает, какова судьба съеденных нами генов, какую роль сыграло в эволюции голодание, для чего необходимо ощущать вкус пищи, что и как ели наши далекие предки и еще о многом другом…Виктор Конышев — доктор медицинских наук, диетолог, автор ряда книг о питании.Книга изготовлена в соответствии с Федеральным законом от 29 декабря 2010 г.
Исаак Ньютон возглавил научную революцию, которая в XVII веке охватила западный мир. Ее высшей точкой стала публикация в 1687 году «Математических начал натуральной философии». В этом труде Ньютон показал нам мир, управляемый тремя законами, которые отвечают за движение, и повсеместно действующей силой притяжения. Чтобы составить полное представление об этом уникальном ученом, к перечисленным фундаментальным открытиям необходимо добавить изобретение дифференциального и интегрального исчислений, а также формулировку основных законов оптики.
Петр Ильинский, уроженец С.-Петербурга, выпускник МГУ, много лет работал в Гарвардском университете, в настоящее время живет в Бостоне. Автор многочисленных научных статей, патентов, трех книг и нескольких десятков эссе на культурные, политические и исторические темы в печатной и интернет-прессе США, Европы и России. «Легенда о Вавилоне» — книга не только о более чем двухтысячелетней истории Вавилона и породившей его месопотамской цивилизации, но главным образом об отражении этой истории в библейских текстах и культурных образах, присущих как прошлому, так и настоящему.
Научно-популярный журнал «Открытия и гипотезы» представляет свежий взгляд на самые главные загадки вселенной и человечества, его проблемы и открытия. Никогда еще наука не была такой интересной. Представлены теоретические и практические материалы.
Ежемесячный научно-популярный и научно-художественный журнал.
В занимательной и доступной форме автор вводит читателя в удивительный мир микробиологии. Вы узнаете об истории открытия микроорганизмов и их жизнедеятельности. О том, что известно современной науке о морфологии, методах обнаружения, культивирования и хранения микробов, об их роли в поддержании жизни на нашей планете. О перспективах разработок новых технологий, применение которых может сыграть важную роль в решении многих глобальных проблем, стоящих перед человечеством.Книга предназначена широкому кругу читателей, всем, кто интересуется вопросами современной микробиологии и биотехнологии.
В книге А. Азимова собраны ценнейшие научные данные из истории Англии. Повествование охватывает исторические события, начиная с ледникового периода и заканчивая временами Великой хартии вольностей. Автор исследует влияние других цивилизаций — римлян, викингов — на развитие политики, науки, религии и культуры этого государства.
Знаменитый писатель-фантаст, с мировым именем, великий популяризатор науки, автор около 500 фантастических, исторических и научно-популярных изданий приглашает вас в увлекательное путешествие по просторам танин о происхождении и эволюции человека.Книга познакомит вас с удивительным миром человеческой природы и принципами классификации на расы и народы. Почему люди так отличаются друг от друга и чем объяснишь разницу в цвете кожи, глаз и волос? Что изучают таксономия и генетика? Чем отличается доминантный ген от рецессивного?Вы найдете ответы на эти и другие вопросы, а также узнаете о методах и характерных особенностях деления животного мира на различные группы, заглянете внутрь хромосомы и вместе с австрийским монахом Грегором Менделем проведете интересные эксперименты по скрещиванию растений.
Знаменитый фантаст и популяризатор науки сэр Айзек Азимов в этой книге решил окунуть читателя в магию чисел Свой увлекательный рассказ Азимов начинает с древнейших времен, когда человек использовал для вычислений пальцы, затем знакомит нас со счетами, а также с историей возникновения операций сложения, вычитания, умножения и деления Шаг за шагом, от простого к сложному, используя занимательные примеры, автор ведет нас тем же путем, которым шло человечество, совершенствуя свои навыки в математике.
Человек — частица биосферы! Именно из этого исходит великий популяризатор науки, подробно и увлекательно описывая строение и функции человеческого тела, повествуя о скелетном каркасе, мышцах, кровеносной и пищеварительной системах, а также о сердце, печени, легких, почках, репродуктивных органах и кожном покрове. Даже самые сложные анатомические термины ученый-фантаст разъясняет максимально доходчиво. Книга снабжена наглядными рисунками и комментариями научного редактора.