: 20.04.2018, Вселенная Будкера, том Специальный выпуск,
№2
Экскурсия по государству ИЯФ: там, где рождаются частицы
Вопрос о пределах делимости материи восходит ещё к V в. до н.э. В древности наряду с дискретной картиной мира, известной как атомизм, распространена была и вера в бесконечную делимость материи. Даже сам основоположник атомизма Демокрит полагал, что атомы – неделимые, вечные и неизменные частицы – состоят из еще более мелких, практически не имеющих размеров частей. Впрочем, полемика об этих тёмных предметах носила в античное время исключительно умозрительный характер
Результатом экспериментального изучения строения вещества в конце XIX в. стало открытие атомного ядра и элементарных частиц. Начало новому взгляду на частицы положил Поль Дирак, разработавший в конце 1920-х гг. теорию для описания движения электрона. Она обнаружила фундаментальную симметричность материи и антиматерии, предсказав существование «антиэлектрона», обладающего массой электрона, но противоположным зарядом. И такая частица – позитрон – действительно была открыта через два года.
Когда стало ясно, что вся наблюдаемая материя состоит из атомов, а последние, в свою очередь – из нейтронов, протонов и электронов, физики были готовы поверить, что им наконец-то удалось отыскать последние «строительные кирпичики» мироздания, предельно малые, неделимые единицы материи.
Однако в начале тридцатых годов ХХ в. наступил принципиально новый этап в изучении субатомных явлений. Усовершенствование техники проведения эксперимента и разработка новых приборов детекции элементарных частиц помогли открыть новые их разновидности. Так, к 1935 г. было известно уже шесть элементарных частиц, к 1955 – восемнадцать, а к настоящему времени их известно уже более сотни. В такой ситуации применение к частицам эпитета «элементарный» является просто данью традиции.
В результате проблема делимости материи решается сегодня совершенно непредвиденным образом. Оказалось, что две частицы с высокой энергией при столкновении разбиваются на части, размеры которых, однако, оказываются не меньше размеров исходных частиц. Новые частицы возникают из кинетической энергии, задействованной в процессе столкновения. И единственный способ дальнейшего деления частиц заключается в их столкновении с использованием высокой энергии. Таким образом, мы можем снова и снова делить материю, но при этом не получать более мелких частей – новые частицы просто возникают из используемой нами энергии.
Итак, элементарные частицы одновременно делимы и неделимы. Это положение дел кажется парадоксальным...
