Охота за кварками

Во-вторых, совершенно неясно, можно ли говорить о каком-то подобии нашего мира, нашей Вселенной и того «космоса», который, возможно, спрятан в микромире.

Еще Д. Менделеев предостерегал от упрощенчества взглядов. «Есть своя захватывающая прелесть, — писал великий химик, — что малейшее в природе так же построено, как величайшее, но отсюда далеко до уверенности в том, что это так и есть на самом деле».

В-третьих, для общей теории относительности, если она уже вторглась в микромир, нужны квантовомеханические обобщения, но они только начинают разрабатываться современной наукой.

Квантовая теория гравитации, которая могла бы точно описать сильные гравитационные поля в микроскопических областях пространства, еще не создана. Физики могут лишь очень приближенно «сшивать» решения уравнений Эйнштейна с квантовой теорией. И поневоле многое в расчетах, начало которым положил М. Марков, остается еще неясным. И эти расчеты еще далеко не доведены до конца. (Кстати, кроме М. Маркова, подобными вопросами занимались и другие исследователи: известный теоретик С. Хокинг из Англии, советский профессор К. Станюкович — он предпочитает слову «фридмоны» слово «планкеоны», это название дано им в честь М. Планка, тем самым подчеркивается квантовая природа этих объектов, — занимаются подобными проблемами и другие исследователи.)

Квантовая гравитация обещает много чудес. Оценки (пока, увы, довольно грубые) показывают, что «горловина» фридмона — ее радиус чрезвычайно мал имеет размеры всего 10^-33 сантиметра.

Предсказывает теория и очень сложную структуру материи, окружающей фридмон. Вокруг «голого» фридмона нарастают слои («шуба») из виртуальных спонтанно рождающихся и быстро исчезающих — частиц. Эти фантомы должны, в свою очередь, иметь слоистую структуру.

На дальней периферии (ближе к людям!) — это полупрозрачные, рыхлые мезонные «облака». А в областях, расположенных ближе к фридмону, находится более плотный «керн», слои из более тяжелых виртуальных частиц. И внутри всего этого «многоэтажия» прослоек (мы очень грубо, приближенно охарактеризовали его) глубоко и надежно запрятан фридмон. И он, быть может, и является как бы затравочным ядром для образования являющихся нам в опыте элементарных частиц. Но в этом ядре-фридмоне открывается… Вселенная!

Много еще научных вопросов предстоит решить.

Но как бы там ни было, концепция фридмонов очень обогатила современную науку.

А какой переворот в мировоззренческих, философских взглядах несет учение о фридмонах! Вспомним о матрешках. Размышляя о бесконечности материального мира, о структуре этой бесконечности, мы скорее всего слишком прямолинейны.

Бесконечную череду размеров (матрешка в матрешке) мы представляем себе чем-то вроде прямой, уходящей в область исчезающе малых (микромир) размеров, с одной стороны, и в область неограниченно больших масштабов, (мегамир, сами мы обретаем в макромире) — с другой.

Но, быть может, стремясь в космические дали, мы на самом деле лишь спускаемся в глубины микромира?

По Маркову, оказывается, бесконечность мира скорее похожа на круг, где сколь угодно малые величины «замыкаются» на бескрайне большие и соотношение ультрабольшого и микроскопически малого приобретает относительный смысл. Понятия переходят в свои противоположности. И бесконечное! ь мира похожа не на прямую с уходящими вверх и вниз стрелами, а на круг, где сколь угодно малые величины «замыкаются» на бесконечно большие.

…Холодное звездное небо над головой. Головокружительные дали, пытливо вглядываясь в которые человек узнает все новые научные откровения…

И главный, пожалуй, урок, преподанный фридмонами:

действительность может порой оказаться фантастичнее наших самых архибезумных фантазий.

10

Пирамиды XX века

Египетские фараоны жаждали величия даже после своей смерти. Ни средств, ни людей не жалели — возводили гигантские монументы. Крупнейший из них пирамида Хеопса в Гизе — имеет высоту около 150 метров. Но какими жалкими кажутся эти колоссы в сравнении с пирамидами XX века — ускорителями, воздвигнутыми во славу науки и человека.

Когда человечество глазами историков оглянется на бурный и неспокойный XX век и захочет в музеях будущего отвести этому столетию особый отдел, то, видимо, стремясь подчеркнуть грандиозность научных и технологических свершений тех далеких времен, оно поставит там наиболее внушительные по размерам экспонаты, — скажем, макеты космической ракеты, домны, атомной электростанции. Но среди всех этих символов нашего времени, возвышаясь над прочими, будет резко выделяться, бросаясь в глаза, модель самого грандиозного из построенных людьми ускорителя элементарных частиц. Эта модель будет для потомков, без сомнения, столь же значительной и памятной, как собор Парижской богоматери для тех, кто изучает эпоху средневековья.

Микроскопы микромира

Один остроумный журналист, желая показать взаимозаменяемость энергии и материи (точнее, массы, вспомним про формулу Эйнштейна), предложил энергию рассматривать как музыку, а элементарные частицы — как танцоров.

Что происходит в ускорителе?

Если совсем кратко, то тут танцоры способны превращаться в музыку, а музыка — в танцоров!

Рассказывать об ускорителях — значит повествовать о вещах очень необычных. Представим себе такую ситуацию. Кто-то захотел узнать устройство часов. Для этого он берет два будильника и с силой ударяет их друг о друга. Странный подход? Да. Но примерно по тому же принципу действуют и ускорители. (Добавим еще, что вместо россыпи шестеренок тут можно получить вдруг… дедушкины настенные часы!)

А еще — довольно распространенный прием — ускорители принято сравнивать с микроскопом. Это сопоставление обычно проводят примерно по такой схеме.

Говорят, что ускоритель — это исполинских размеров «микроскоп» (кавычки добавляют поневоле: внешне ускоритель мало похож на своего собрата по семье научных приборов). Пучку частиц в ускорителе, продолжают, соответствует световой поток в микроскопе; сложной электронной регистрирующей аппаратуре (детекторы, счетчики, логические и вычислительные устройства) — человеческий глаз, связанный с мозгом; системам формирования и управления пучком разгоняемых в ускорителе частиц (магнитные линзы, коллиматоры, системы коррекции) — оптическая система линз в микроскопе.

Обычные резоны физика, утверждающего близкое родство между ускорителем и микроскопом, таковы. Допустим, мы хотим рассмотреть какой-нибудь предмет, очень мелкий. Освещаем его. Если длина световой волны превышает размеры предмета, он остается невидим. Чтобы его разглядеть, необходимы достаточно короткие волны. Так и с элементарными частицами. Известно, что они не только корпускулы, но и волны. И длина этой волны будет тем меньше, чем больше энергия частицы. Вот и получается: чтобы «прощупать», скажем, сердцевину протона другим протоном, снаряд надо разогнать в электрических и магнитных полях до скоростей, приближающихся к световым.

Но в подобных рассуждениях не следует забывать, что элементарная частица не только волна, а своеобразный гибрид, сочетающий корпускулярные и волновые свойства. Поэтому как далеко может простираться аналогия между разглядыванием предмета в лучах света и зондированием элементарных частиц на ускорителях, сказать трудно.