В поисках чуда (с илл.)
Шрифт:
В 1964 году всю мировую прессу облетела весть: в СССР искусственно изготовлен следующий за лоуренсием член трансуранового ряда. Всего было получено около 150 ядер — по одному за каждые 5–6 часов. Выяснилось, что обитатель клетки № 104 является химическим аналогом гафния, резко отличается от соседей-предшественников и открывает собой новую группу сверхтяжелых элементов, что лишний раз подтверждает правильность периодического закона Менделеева. Георгий Николаевич Флеров и его сотрудники предложили назвать новый элемент курчатовием.
Коллектив той же лаборатории, под тем же руководством и на том же циклотроне открыл два новых вида радиоактивности: самопроизвольное
В 1967 году Г. Н. Флеров, В. А. Друин, И. Звара и С. М. Поликанов стали лауреатами Ленинской премии — за синтез трансурановых элементов и исследование их свойств.
Сколько удивительных возможностей предоставил исследователям ускоритель! Даже не очень могучий.
Например, трехметровая «праща» лаборатории Флерова наделяет раскручиваемый ею ион энергией не свыше 10 миллионов электрон-вольт (из расчета на каждый его нуклон).
Однако ученые хотят не только «лепить» невиданные ядра, но и получать новые элементарные частицы. Они намерены до тонкостей прощупать не только внутриядерную структуру, но и устройство входящих в атомы мельчайших «кирпичиков» мироздания.
Современная физика подтвердила пророческие слова Ленина: электрон столь же неисчерпаем, как и атом.
— Вообразите двух близнецов одинакового роста и сложения, с тем же цветом глаз и волос, даже характером схожих, только один весит в сотни раз больше другого, будто проглотил нечто сверхтяжелое. Именно с такой ситуацией мы встречаемся в случае мю-мезона и электрона: они отличаются по массе в 220 раз, но не удалось еще найти никакой иной разницы ни в их строении, ни в их свойствах, проявляющихся при взаимодействиях, — рассказывает член-корреспондент АН СССР Д. И. Блохинцев. — Не означает ли загадка мю-мезона, что вещество элементарной частицы сосредоточено где-то в ничтожно малой ее сердцевине, а мы изучаем пока лишь разреженную «атмосферу», окутывающую эту таинственную центральную область? Не похожи ли элементарные частицы на атомы, поведение которых во многом определяется крайне разреженной электронной оболочкой, в то время как вся их масса сконцентрирована в ядре?
Разрастается «зоопарк» элементарных частиц.
Не так давно его коллекция обогатилась новым экземпляром — анти-сигма-минус-гипероном. Его след на одной из 40 тысяч фотографий, снятых в пузырьковой камере дубненского синхрофазотрона, обнаружил молодой физик А. А. Кузнецов.
У каждой частицы есть свой двойник в антимире.
У электрона — позитрон, у нейтрино — антинейтрино, у сигма-минус-гиперона — частица, открытая Кузнецовым, и так далее. В познание законов такой симметрии огромный вклад внесен советскими учеными — лауреатом Нобелевской премии академиком Л. Д. Ландау, лауреатом Ленинской премии академиком Б. М, Понтекорво, многими другими.
До изобретения циклотрона было известно всего несколько частиц — сегодня их считают дюжинами.
Их открывают чуть ли не каждый год (как шутят физики — «один мезон в один сезон»), причем открывают не без помощи ускорителей. Назрела нужда в классификации элементарных частиц, подобной менделеевской систематике. Профессор Д. Д. Иваненко высказал гипотезу: все частицы суть различные формы одной простейшей. Но если так, то какой?
Сотни подобных вопросов одолевают ученых.
Чем мельче микрообъект, тем выше энергия, которой
характеризуются процессы, протекающие в его недрах. Для нуклона она измеряется миллиардами электрон-вольт, что в тысячи раз больше, чем для ядра. И только самое жесткое корпускулярное излучение способно проникнуть в этот удивительный таинственный мир. Вот почему разведчики микрокосмоса так упорно бьются над созданием сверхмощных ускорителей.Создание многокилометровых вакуумных тоннелей внутри кольцевидной магнитной муфты — путь проверенный, надежный, по нему можно идти без риска оступиться. И все же… Нельзя ли как-то иначе, в более скромных масштабах, повысить мощность пучка?
В ЦЕРНе и Брукхейвене пущены синхрофазотроны на 30 миллиардов электрон-вольт. Такую энергию приобретает поток протонов. Но, врезаясь в неподвижную мишень, он заставляет ее нуклоны пружинисто отпрянуть назад. Примерно так под ударом боксера отскакивает тренировочная груша. Из-за податливости вещества обрушивающиеся на цель микроснаряды проигрывают в силе настолько, что энергия взаимодействия фактически оказывается чуть ли не вчетверо меньшей — 8 миллиардов электрон — вольт. Иначе обстояло бы дело, если бы атакуемые частицы неслись навстречу нападающим. Будь они разогнаны до той же скорости, произошло бы столкновение с энергией в 60 миллиардов электрон-вольт.
Чтобы получить такой эффект при неподвижной мишени, потребовался бы ускоритель на 1800 миллиардов электрон-вольт!
Экономический выигрыш почти в 100 раз по сравнению с обычными установками равной мощности — вот что сулят встречные пучки. Этот перспективный метод разрабатывается в Институте ядерной физики в Академгородке под Новосибирском (директор — академик Г. И. Будкер). Там создано несколько ускорителей подобного типа. Один из них (ВЭПП-2) предназначен для получения встречных электрон-позитронных потоков, по 700 миллионов электрон-вольт каждый, а в сумме — почти 1,5 миллиарда.
Колоссальная энергия! Между тем габариты всего устройства не превышают нескольких метров. Проектируется и протон-протонная установка поперечником 2,5 метра на энергию в 3 миллиарда электрон-вольт.
В 1967 году академику Г. И. Будкеру, члену-корреспонденту АН СССР А. А. Наумову, доктору физико-математических наук А. Н. Скринскому, кандидату физико-математических наук В. А. Сидорову, доктору технических наук В. С. Панасюку за разработку метода встречных пучков присуждена Ленинская премия.
В Институте ядерной физики Сибирского отделения Академии наук ведутся также работы по созданию электромагнитов без тяжелых железных сердечников. Нелегкая это задача, зато ее решение, а оно будет найдено, существенно сократит вес и размеры ускорителей, усилив магнитное поле в десятки раз.
И — почем знать? — быть может, действительно отомрут со временем нынешние бронтозавры ускорительной техники, уступив место миниатюрным, но не менее могучим машинам-миллиардерам.
Получив в свое распоряжение корпускулярные пучки неслыханной мощности, человек сможет буквально творить чудеса.
Известно, что соударение двух быстрых нуклонов порождает целый фейерверк нуклонов, мезонов, других частиц. На фотографии появляется «звезда» с многочисленными лучами, выбегающими из эпицентра взрыва. А если столкнутся потоки нуклонов неимоверно огромной энергии? Тогда, как допускает Блохинцев, ливень микротелец окажется настолько обильным, что может образоваться макроскопическое, массивное тело, даже звезда, без кавычек, не в лабораторном смысле, а в астрономическом. Энергия превратится в материю…