Несколько лет назад четвертый по счету «смотр» смешанных сил элементарщиков и физиков-ядерщиков проходил в подмосковном городе Дубне — центре ядерных исследований ученых социалистических стран. Сюда съехалось более трехсот представителей многих лабораторий мира. Среди приехавших были известные ученые, например, профессор By Цзянь-сюн из США, которая своими экспериментами впервые доказала, что закон сохранения четности (один из важнейших законов квантовой механики) нарушается в мире элементарных частиц.
Выступая перед коллегами, она сказала, что разрыв между физикой высоких энергий и ядерной физикой уже ликвидирован, и ученые, работающие в этих когда-то резко разделившихся областях исследований микромира, теперь прекрасно понимают друг друга.
Эти слова подтверждала и широта затрагиваемых на конференции тем, и большой интерес ко всем докладам, и, конечно же, бурные обсуждения. Причем не только во время заседаний, но и в перерывах между ними в фойе, за чашкой чая или кофе. Тут и там возникали отдельные группы и пары продолжающих дискуссии, завязавшиеся в зале.
Недостатка в материале для обсуждения не было. Пустив в ход для изучения атомных ядер почти все элементарные частицы, которые удается получать с помощью ускорителей, экспериментаторы увидели ядро в совершенно ином свете.
— Что же нового о ядре они узнали?
— Оно поразило их эффектами не менее сложными, чем мыслящий океан Соляриса — пилота Бартона. Далеко не просто интерпретировать и то, что увидели в ядре экспериментаторы.
— Не значит ли это, что им тоже не во всем верят?
— Строго установленным экспериментальным фактам нельзя не верить. Даже один-единственный правильно понятый факт постоянства скорости света, как вы помните, указал истинное место всей классической физики. Дело в другом: как бы каждый метод исследования атомного ядра по-своему ни был хорош, он по-своему и ограничен.
Известно, что все новости о невидимом микромире экспериментаторы получают, так сказать, из «вторых рук». Поэтому объективность, значительность результатов опыта связана с возможностями тех щупов и зондов, которые непосредственно контактируют, например, с атомным ядром.
Зоркость любого внутриатомного инструмента полностью зависит от длины волны, которая ему соответствует по квантовой механике. Объекты меньшие, чем эта главная рабочая часть инструмента, для него неразличимы.
Обнаружить атомные ядра с помощью альфа-частиц удалось именно потому, что эти частицы имели длину волны, как раз совпадающую с размерами ядра.
Но заглянуть внутрь ядер могут лишь такие специальные зонды, как электроны с энергией в десятки миллиардов электрон-вольт, у которых длина волны соизмерима с длиной волны нуклонов. Они просматривают «насквозь» не только атомные ядра, но даже элементарные частицы.
Тем не менее даже резерв зоркости, которым обладают эти электроны, не делает их суждение о структуре ядра совершенно объективным.
Чем талантливее режиссер, тем настойчивее он ищет в каждой пьесе или киносценарии интересующую его тему, а не стремится к холодной беспристрастности в постановке. Единственная и постоянная тема электронов — электромагнитное взаимодействие. Они находят в ядрах только заряженные протоны и почти не замечают в них нейтронов. В результате у физиков создается оригинальное, но несколько одностороннее впечатление об атомном ядре.
И даже при таком предвзятом подходе капля ядерного вещества потеряла те черты идеальности, которые приписывали ей экспериментаторы, истолковывая сведения, полученные от едва различающих ядро альфа-частиц, и приобрела более достоверный вид.
У ядра, оказалось, нет четко очерченной границы. Чем ближе к поверхности, тем все более разреженным становится ядерное вещество. А за радиус ядра принимается расстояние, на котором плотность ядерной материи уменьшается вдвое.
Прошивая ядро со скоростью, близкой к скорости света, электрон успевает с помощью электромагнитного взаимодействия прощупать пространственное распределение протонов в ядре, так сказать, по силе толчка в бок. То есть по углу отклонения от первоначальной траектории.
«Бока» электронов оказались настолько чувствительными, что радиусы ядер удалось измерить с точностью до одного процента, а относительное изменение размеров ядер — даже с точностью в одну сотую процента!
