Ядерные силы 2 часть

С распадом свободного нейтрона связано открытие еще одной элементарной частицы - нейтрино. Точнее, открытие нейтрино связано не с распадом самого нейтрона, а с бета-распадом радиоактивных ядер.

При открытии радиоактивности было установлено, что существуют три вида радиоактивных лучей. Это альфа-лучи, бета-лучи и гамма-лучи. Альфа-лучи являются потоком положительно заряженных атомных ядер гелия, бета-лучи представляют собой поток электронов, а гамма-лучи - это обычное электромагнитное излучение, однако с очень маленькими длинами волн, намного меньше длин волн обычного света и даже длин волн, отвечающих рентгеновским лучам. Сейчас хорошо известно, откуда берутся все эти излучения, однако в период открытия радиоактивности это было сплошной загадкой. Особенный интерес представляло бета-излучение. Дело в том; что тщательное измерение баланса энергий, импульсов и моментов количества движения указывало на явное нарушение всех трех заонов сохранения, о которых говорилось выше. Уже упоминалось о связи открытия нейтрино с распадом нейтрона. А связь эта состоит в том, что бета-распад радиоактивных ядер можно рассматривать как распад одного из составляющих ядра нейтронов на электрон и протон. Легкие электроны при этом, улетая из своих материнских ядер, образуют бета-лучи, и остающиеся протоны входят в новое ядро атома уже другого химического элемента, стоящего в таблице Менделеева на одну клеточку дальше от начала. Таким образом, в экспериментах по бета-распаду ядер или, что то же самое, при распаде нейтрона на электрон и протон энергия, импульс и момент количества движения не сохраняются. Драматичность положения была устранена выдающимся физиком нашего времени В. Паули, причем очень просто. Он предположил, что при бета-распаде ядра испускается еще одна невидимая ни в каких экспериментах частичка, уносящая необходимые для баланса энергию, импульс и момент количества движения. Это предположение весьма просто выглядит сейчас, когда все уже привыкли к обилию элементарных частиц и в значительной степени перестали удивляться чему бы то ни было. А в 1931 г., когда Паули выдвинул гипотезу о новой частице, выглядело это очень смело. Тем не менее такая частица оказалась действительно существующей. Это и есть нейтрино. Однако в прямом эксперименте поймать ее и тем самым доказать ее существование удалось только через четверть века. Но тем не менее к 1947 г. нейтрино входило в число обсуждавшихся, элементарных частиц. Итак, к концу 40-х годов нашего века были известны протон, нейтрон, электрон, позитрон, пионы, мюоны, фотон и, наконец, нейтрино. И вся природа считалась построенной из этих частиц. Роль в природе протонов, нейтронов и электронов была ясна. Это строительный материал, из которого слеплены атомы и ядра.
Фотоны и пионы играли роль агентов, переносчиков электромагнитного и ядерного взаимодействий. Зачем нужно нейтрино, было не очень понятно, но поскольку гипотеза о нем спасла законы сохранения, вопрос о его роли считался праздным. А вот для чего нужны мюоны, оставалось совершенно непонятным (так это неясно и до настоящего времени).
А затем наступил новый, очень бурный этап развития экспериментальной и теоретической физики микромира. Связан этот этап с перевооружением физики новейшими приборами и методами исследования и в первую очередь с вводом в строй мощных ускорителей.

 


Ядерные силы

111