Перевоплощения в мире бесконечно малого

Разговор о различных зарядах заставил нас задеть тему, которая сама по себе имеет огромную важность. Несколькими строчками выше мы написали: частица

(речь шла о частице, переносящей взаимодействие) испускается источником. Но что значит «испускается»? Ведь нельзя же представлять себе, что дело обстоит так же, как если бы мы открыли дверцу и выпустили птицу из клетки. Частицы до испускания не было внутри источника, она не хранилась в каком-то потайном сундучке. Фотон не прячется в атоме — он рождается, возникает в самом акте излучения.

Рождается!

Следовательно, возможно появление (и уничтожение, добавим) частиц? Да, именно к такому выводу привела нас цепочка рассуждений. Но не поспешили ли мы с выводами? Может быть, фотон — какая-то аномалия, нетипичная частица? (Ведь не даром из фотонов нельзя построить то, что в обыденном повседневном смысле называется веществом.)

Такие сомнения имели почву до 1927 года. В этом памятном для физиков году появилась работа молодого английского теоретика Дирака. Начал он с того, что попытался записать для электрона такое уравнение движения, которое бы находилось в соответствии с требованиями теории относительности. Как видите, довольно формальная на первый взгляд задача. Однако очень скоро (правда, не без трений и не без импульсов со стороны эксперимента) стало ясно, что сделать это можно, только предполагая, что у электрона есть «двойник» — частица, во всем подобная электрону, но с противоположным знаком заряда. Такая частица действительно была обнаружена в камере Вильсона. Назвали ее позитроном.

Как и электрон, эта частица, взятая в отдельности, вполне устойчива — она может существовать как угодно долго. Однако теория предсказала, что стоит им встретиться, как электрон и позитрон должны исчезать (аннигилировать), порождая фотоны высокой энергии (у-кванты). Может протекать и обратный процесс — рождение электронно-позитрон-ной пары *). Например, при столкновении у-кванта достаточной энергии с ядром.

В камере Вильсона, помещенной в магнитное поле, пара оставляет характерный след в виде двурогой вилки.

Электрон, «старейшая» из частиц, важнейший строительный материал для бесчисленных атомов, надежный, испытанный электрон оказался не вечным. Он мог исчезать! Он мог появляться! Это потрясло физиков, и — после того как эксперимент блестяще подтвердил предсказания теории — «породило (по словам одного известного теоретика) чудовищное ощущение благополучия».

Давно уже, вероятно, теория не казалась такой всемогущей, а все секреты природы — такими доступными.

Работы Дирака действительно занимают исключительное место в современной физике. Не удивительно, что имя их автора было окружено особым ореолом.

В годы, когда авторы были студентами, физики на своих вечерах часто читали «Песнь об электроне».

О Аполлон, покровитель прекрасный искусства,

В сердце певца огонь вложив вдохновенья,

Дай мне воспеть во имя великого сына Латоны и Зевса любовь —

Мать красоты и бессмертья сестру!

1 2 3