Физики бросились искать. Столы уже ломились от тысяч фотографий следов, которые оставляли мю-мезоны и образовавшиеся мезоатомы. Нет ли где-нибудь следа развалившегося в термоядерной реакции мезоатома? Первым нашел Луис Альварец из Калифорнийского университета. Все оказалось так, как предсказал Зельдович. Сенсация! Открываются двери термоядерной эпохи!

Увы, сенсация быстро лопнула. Слишком мало мю-мезонов, а главное — ничтожно мал их жизненный срок. То тут, то там они облегчат нужную реакцию, а в целом, в массе вещества о ней и мечтать нечего.

Ядра урана в куске, размеры которого много меньше критических, могут, как мы уже знаем, делиться не только под действием нейтронов, но и сами собой. Однако же нечего и думать устроить на таком делении цепную реакцию. Слишком мал выход, как говорят физики.

Ладно, разочарованно протянули поклонники «термояда». А их коллеги, словно в утешение себе, взяли и сделали новый искусственный атом — мюоний. Только теперь в нем работал положительный мю-мезон и занял он место не электрона, а ядра. А вокруг этого облегченного ядра бегал электрон.

Этот искусственный атом чем-то напоминает позитроний. Только тот кончал жизнь тем, что оба партнера съедали друг друга, а этот умирает более мирно, когда приходит срок жизни мю-мезона. Но и за этот короткий срок мюоний позволил физикам провести интересные опыты.

Ну, а «настоящий» пи-мезон? С ним тоже можно соорудить мезоатомы? Увы, не получится. Ядро с великим удовольствием сажает пи-минус на электронную орбиту, со все возрастающим нетерпением следит за тем, как он перебирается поближе к нему. И жадно пожирает его, даже не дав ему дойти до последней орбиты.

Жадность ядер к пи-мезонам просто невероятна. Это понятно: «своя» частица! И расплата за жадность следует немедленно: ядро взрывается и разлетается веером осколков. На фотопластинке в этот момент «вспыхивает» звезда.

Не беда, что не получился пи-мезоатом. Пи-мезоны нашли себе другие, не менее важные применения. О них нам еще предстоит рассказать.

Глава 7

Нашествие частиц

В том же 1947 году, когда Пауэлл и Оккиалини открыли пи-мезон, фотографии космических лучей принесли след еще одной частицы. Английским физикам Стюарту Батлеру и Джорджу Рочестеру, прежде чем они натолкнулись на необычный след, пришлось просмотреть несколько тысяч снимков.

Адова работа! Но как приятно, если она прошла не впустую. Если в хаосе переплетающихся следов, оставленных знакомыми частицами, вдруг отыщется доселе не виданный. Ведь это почти наверняка новая частица!

В самом деле, след необычный. Прежде всего, след самой частицы… отсутствует! Вот как? Каким же образом Батлер и Рочестер додумались до частицы, не оставившей следа?

А вот каким. На фотографии была обнаружена «вилка»: два следа, разбегающиеся из одной точки. Что же насторожило в ней физиков? Подобные «картинки» ученые, казалось бы, видели уже не раз. Налетела альфа-частица на ядро, выбила из него протон, сбила с места само ядро — вот и вилка. Это ее и обнаружил Резерфорд в 1919 году. Образовал энергичный фотон пару из зеркальных братьев, электрона и позитрона, — снова вилка.

Но то, что обнаружили Батлер и Рочестер, не походило на уже знакомое. Во-первых, не было никаких признаков следа до вилки: значат, заряженная частица в ее образовании не участвовала. Во-вторых, оба следа вилки были довольно жирными и притом не сильно закрученными. Значит, это были следы не электронов.

Спустя некоторое время, когда физики уже хорошо присмотрелись к следам пи-мезонов, не осталось сомнений в том, что оба зуба вилки принадлежат пи-мезонам.

Может быть, какая-то нейтральная космическая частица влетела в ядро и разрушила его? Нет — тогда бы возникла характерная звезда на снимке. Может быть, пи-мезоны пришли откуда-то снизу и, встретившись, слились? Опять же нет: если б это было так, то в местах их рождения должны были бы случиться одновременно и другие видимые события. Может быть, пи-мезоны могли образоваться в стенках камеры? И это невозможно здесь: следы их начинаются и кончаются в газе, вдали от стенок.

Так один за другим отбрасываются все невероятные варианты. Пока, наконец, не остается один, единственно возможный. Сверху в камеру проникла нейтральная частица. В камере она распалась на два противоположно заряженных пи-мезона: пи-плюс и пи-минус. Это событие произошло в точке, откуда начинаются зубья вилки.

Новую частицу, вероятно из-за сходства созданной ею вилки с латинской буквой V, Батлер и Рочестер нарекают V⁰-частицей. Нулик показывает, что частица нейтральна, не имеет электрического заряда.

Проходит немного времени, и вилки появляются на фотографиях других исследователей космических лучей. Великое разнообразие вилок: острых, тупых, двузубых, трезубых!

Не проходило и месяца, как в научных журналах появлялось сообщение об обнаружении новой частицы. Положительные, отрицательные, нейтральные, легче протона, тяжелее протона.

Настоящий шквал открытий! У физиков кружились головы.

Скудный космический заповедник, в котором за предшествующие сорок лет были пойманы лишь позитрон да пи- и мю-мезоны, вдруг превратился в сказочный рог изобилия.

«Помилуйте! Не может такого быть!» — возопили теоретики.

Их призыв не остался без ответа. Экспериментаторы снова засели за свои снимки, снова тщательно проверили свои расчеты.

Вот «старый» снимок Батлера и Рочестера. Два пи-мезона. Можно прикинуть их энергию. Получается, по закону сохранения энергии, что родившая их частица должна быть примерно в тысячу раз массивнее электрона.

А вот другая двузубая вилка. Один след жирный и короткий, другой менее толстый, но зато более длинный.

Длинный след принадлежит протону. Он быстро растратил свою энергию и остановился в газе. После чего, естественно, перестал подавать признаки жизни.

Короткий след интереснее. Он тоже обрывается в газе, но с тем, чтобы дать начало новому следу. Этот последний тоже недолговечен. Пробежав коротенький путь, он в свою очередь ломается. А дальше уже бежит пунктирный заячий след электрона.

Целый каскад следов! Он уже знаком физикам: именно так распадается заряженный пи-мезон. Короткий след, без сомнения, принадлежит ему.

Итак, нейтральная частица распалась на пару из положительного протона и отрицательного пи-мезона. Общая сумма образовавшихся частиц явно больше массы протона. А если к ней добавить еще и часть массы, которая пошла на энергию частиц, то масса родителя оказывается близкой к 2200 электронным.

Физики в самом деле ошарашены. Они и думать не могли, что существуют такие сверхтяжелые частицы!

Новую частицу тоже было пытаются окрестить V-частицей. Но эта буква уже занята. К тому же другие физики полагают, что вилка (она может быть и зубьями вниз) больше похожа на греческую букву Λ — ламбда.

Это обозначение в конце концов побеждает. Видимо, потому, что после открытия пи- и мю-мезонов (π и μ — тоже греческие буквы) греческий алфавит вошел в моду у охотников за частицами.

И вот, наконец, подведен первый итог. Действительно, многие частицы пришлось «закрыть» — еще быстрее, чем они были открыты. И все же, когда схлынули «миражные» частицы, в сетях физиков оказался богатый улов. Целых семь новых частиц!

Положение переменилось. Раньше теоретики предсказывали какую-либо новую частицу на кончике пера, а экспериментаторы потом годами искали ее. Теперь столы теоретиков ломились от свежей дичи. А теоретики, честное слово, не знали, что с ней делать!