Исключить из теории ненаблюдаемые отрицательные энергии удалось после того, как физики стали более глубоко понимать свойства вакуума. Сегодня нам известно, что вакуум—это не абсолютная пустота, а скорее, особая среда, состоящая из бесчисленного множества спонтанно рождающихся и тут же исчезающих частиц и античастиц. Под действием внешних сил, получив дополнительную энергию и импульс, они могут оторваться от вакуума и начать жить самостоятельной жизнью- Вот такие оторвавшиеся частицы и описывает уравнение Дирака.Вакуум в его современном понимании заменил менее точную и устаревшую«морскую»картину Дирака. В отличие от дираковского моря вакуум—наблюдаемый объект. Он взаимодействует с погруженными в него атомами и молекулами, он изменяет их свойства. Об его собственных свойствах и особенностях пойдет речь в следующей главе.А теперь самое время вернуться к исходному вопросу: если все физические законы, управляющие частицами и античастицами, совершенно одинаковы, как об этом свидетельствуют и эксперимент, и теория, то почему же тогда ни на Земле, ни в космосе мы не встречаем антивещества? Почему все атомы в окружающем нас мире устроены так, что их ядро непременно состоит из протонов и нейтронов, а оболочка—из электронов?В пользу этой гипотезы, казалось бы, говорят и данные космологии. Когда 15—20 миллиардов лет назад произошел Большой взрыв, разлетевшееся во все стороны правещество было не только сверхплотным, но и чрезвычайно раскаленным. Что происходило в первые мгновения этого взрыва, нам трудно даже себе представить. Однако когда аморфное вещество расширилось и несколько остыло, из него стали выделяться частицы—сначала очень тяжелые, для рождения которых требуется много энергии, а потом все более и более легкие. Вселенная стала своеобразным«кварковым супом», где кварки, антикварки и окружающий их глюонный бульон слипались в адроны и тут же под действием огромных температур снова распадались. А когда плотность вещества снизилась до уровня атомных ядер, образовались протоны, нейтроны и соответствующие античастицы. ЭТо случилось всего через одну десятитысячную долю секунды после начала Большого взрыва. Диаметр Вселенной не превышал в то время 30 километров. Большая часть образовавшегося тогда вещества сгорела в пламени аннигиляционных процессов и превратилась в более легкие частицы и электромагнитное излучение, а меньшая, оставшаяся, распалась на ядра и антиядра, сконденсировавшиеся затем в туманности, галактики и прочие космические объекты. Вся сложная цепочка ядерных процессов завершилась за несколько миллионов лет—мгновение по сравнению с 15—20 миллиардами, прошедшими с того времени. И все эти миллиарды лет осколки первичного взрыва разлетались в различных направлениях. Поэтому можно думать, что расстояния, разделяющие миры и антимиры, колоссально велики: они сравнимы с размерами Вселенной.
Экспериментальное открытие антиэлектрона Однако в 1932 г. антиэлектрон неожиданно был открыт в эксперименте. Неожиданно—потому, что открытий его американский физик Карл Андерсон вообще не был знаком, с теорией дырок. Он изучал космические лучи, пользуясь камерой Вильсона. Это закрытая емкость, заполненная пресыщенными парами воды или спирта; заряженные частицы оставляют в ней следы—ленточки тумана, толщина и плотность которых зависят от массы [...]
Метод фотоэмульсий В помещениях с повышенной радиоактивностью частицы оставляют свои«автографы»на фотопленке: метод фотоэмульсий—тщательно отработанный и хорошо себя зарекомендовавший метод наблюдения за невидимыми частицами. Дополнительные возможности наблюдать за ними дает магнитное поле. Оно изгибает траектории проходящих сквозь вещество заряженных частиц. Величина изгиба зависит от абсолютного значения заряда частицы, а его направление (влево он изгибается или вправо)—от знака заряда.Словом, [...]
Типы мезонов Сложной внутренней структурой должны обладать все частицы; любая из них окружает себя облаком рождающихся и исчезающих дочерних частиц. Правда, сведения об этом пока еще скудны, но о мезоне, например, кое-что определенное уже известно.Прежде всего внесем важное уточнение. Открыто много различных типов мезонов—несколько десятков. Друг от друга они отличаются массой и другими свойствами. Один из самых [...]
Открытие антипротона Открыли антипротон только в 1955 г., после того как в Калифорнии был запущен бэватрон—гигантский по тем временам ускоритель частиц, рассчитанный на энергию в б с половиной миллиардов электронвольт. Через полгода был открыт и антинейтрон. Проходя сквозь вещество, антипротон и антинейтрон аннигилируют—взрывают и себя, и встретившиеся им на пути протон или нейтрон. Только характер этих взрывов [...]
За порогом неизвестного В ней говорится о том, что находится за порогом неизвестного: об универсальном конструкторе, об анатомии кварка, о таинственных хиггсонах и других вещах, которые обсуждают теоретики, но никогда еще не видели экспериментаторы.По преданию, великий древнегреческий ученый Архимед открыл свой знаменитый закон, купаясь в ванне. Погруженное в жидкость тело теряет в своем весе ровно столько, сколько весит [...]
Трудности обнаружения частиц Обнаружить предсказанные теорией«великого объединения»монополи невероятно трудно. Ко всему прочему, по меркам ядерной физики, большинство из них—довольно медленные частицы. Только такие«ленивые»частицы и могло удержать магнитное поле нашей Галактики, более энергичные давно уже успели ее покинуть затеряться в безбрежных межгалактических просторах, деленные же частицы ионизуют вещество слабо, и что их заметить, нужны гигантские детекторы—в сотни, тысячи раз [...]
Состав частиц Ну а дальше, из чего состоят протон, нейтрон, электрон? И как глубоко в недра материи спускается лестница таких«ступенек»? В русских народных сказках рассказывается о дремучем лесе, в середине которого высится гора, на ее вершине растет дуб, на дубе висит сундук, в нем сидит утка, в ней—яйцо, в яйце—игла, а на ее кончике Кощеева смерть. Может, [...]
