Сегре мог с усмешкой думать, что свобода — это тот же антипротон. В принципе существует, а поди-ка отыщи!

Расчет заставлял предполагать, что один антипротон в пучке их частиц, летящих от ускорителя, должен попадаться на десятки тысяч пи-мезонов. Недурная пропорция! Уже одна она ясно показывала, что опыт по поимке «льва»-антипротона в огромной стае «волков»-мезонов будет трудным и тяжелым.

В первую очередь, как и полагалось, на пути пучка частиц был установлен сильный электромагнит. Он отделил все положительные от всех отрицательно заряженных частиц (антипротоны имеют отрицательный знак заряда). Теперь с антипротоном летели только отрицательные пи-мезоны, имеющие тот же импульс. Вся стая частиц направлялась в трубу, обложенную «подушками», — мы ее уже видели: эта труба выстраивает частицы в стае хвост к хвосту.

Сразу же за бойницей, прорубленной в толстой бетонной стене, гостей встречал первый швейцар. Вспышка света рождала импульс тока в фотоумножителе — гости прибыли. Ровно через 12 метров такой же поклон гостям отдавал второй швейцар. Срабатывала электроника, установленная на то запоздание между «поклонами», какого ожидали по импульсу главного гостя. Навстречу выходил хозяин.

Увы, как правило, выходил напрасно. Гость появлялся в окружении столь многочисленной свиты, что даже зоркие швейцары путались и отдавали поклоны ей, а не главному гостю. Поклоны были зряшными, и хозяин решил усилить штат швейцаров.

Так в доме появились новые стражи. Их поклоны отличались гораздо большей разборчивостью. Они отмечали лишь таких гостей, которые следовали мимо них со скоростью не меньше 75 % и не больше 78 % от скорости света. Вы уже догадываетесь, что швейцарская пополнилась черенковскими счетчиками. Об их поклонах в виде голубоватых вспышек света мы уже рассказывали в предыдущей главе.

И это было еще не все. Отдельный черенковский швейцар давал сигнал, когда мимо него проносился гость со скоростью больше 78 % от скорости света. Этот сигнал шел всем остальным швейцарам и означал: «Не кланяться! Бежит свитский!»

В самом дальнем углу коридора, по которому следовали гости, дежурил еще один швейцар. Он следил за тем, чтобы в дом никто не мог проникнуть с черного хода. В данном случае — из потока космических лучей.

Наконец, за сортирующим магнитом устанавливался сепаратор антипротонов. Его целью было хоть немного разредить свиту, чтобы облегчить работу швейцаров.

Вот какие предосторожности пришлось принять физикам, чтобы вычесать антипротон из его разношерстной свиты. В основном в ней, как уже говорилось, присутствовали пи-мезоны. Они проскакивали 12-метровый коридор со скоростью лишь на 1 % меньше скорости света, за 40 миллиардных долей секунды.

Главный гость двигался солиднее, но тоже очень быстро — всего лишь на 24 % медленнее света. Коридор, по концам которого стояли черенковские счетчики, он проходил за 51 миллиардную долю секунды. Именно на это опоздание и была установлена электронная схема телескопа счетчиков.

Как только она срабатывала, на экране специального прибора — осциллографа, — установленного перед наблюдателем, возникал «всплеск». Прошел антипротон! Второй антипротон — снова «всплеск»! И только теперь физики воочию убедились в справедливости всех этих предосторожностей. Главный гость действительно оказался очень редким посетителем.

Из огромного ускорителя, который выбрасывал сгустки во много миллиардов протонов, появлялось в среднем всего лишь четыре антипротона в час! За несколько недель работы, когда группа Сегре, наконец, решилась после строгой проверки опубликовать свои результаты, она имела в своем распоряжении лишь 60 случаев несомненного появления антипротона.

Полдела было сделано. Физики убедились в существовании антипротона. Теперь хотелось бы увидеть его воочию. Ну, разумеется, не сам антипротон, а оставленный им след. В коридоре, по которому изредка следовал гость, установили толстый блок фотографической эмульсии. После многодневной выдержки на работающем ускорителе ее проявили и отправили в Рим, где сидели великие искусники по просмотру следов.

И что же, в эмульсии удалось обнаружить почти двадцать явных следов антипротонов. Вот один из них. Пришел он слева (именно по возросшей плотности ионизации физики заключили, что частица пришла слева^[2]). Раздавая «автографы» в виде содранных шкур встречным атомам, антипротон, наконец, устал и остановился. Но отдохнуть ему не пришлось: его тут же, в зерне эмульсии, проглотило некое ядро.

Результат налицо. Захваченный в ядро антипротон тут же слился с одним из ядерных протонов — аннигилировал. И выделившаяся при этом колоссальная энергия (те самые два миллиарда электрон-вольт) разнесла ядро в «мелкие дребезги». Эти «дребезги» прекрасно видны на фотографии.

В основном «дребезги» состоят из пи-мезонов. Вы не ожидали?

Вам казалось, что антипротон и протон при встрече должны вести себя подобно другой братской паре — позитрону и электрону? Иными словами, они должны были превратиться в пару или тройку фотонов.

Но разумная природа поступила иначе. Она превращает частицу и ее античастицу при их аннигиляции в кванты именно «их», а не «чужих» полей. Квантами поля, «своего», электронам и позитронам действительно служат фотоны.

Для ядерного поля, как мы знаем, такими квантами являются пи-мезоны. Иначе, смотришь — один протон исчез со своим зеркальным братом, потом другой, третий, оставив лишь фотоны.

Редко это могло бы происходить? А что такое «редко» для вечной и бесконечной Вселенной? Один миг! Между тем мы что-то не замечаем, чтобы протоны потихоньку исчезали из нашего мира. Природа как будто поддерживает некое равновесие между числом протонов и электронов в мире. Электрон может превратиться вместе с позитроном в кванты электромагнитного поля — фотоны. Но в другое время фотоны могут превратиться обратно в пару этих частиц.

Но протона с антипротоном из них уже нельзя состряпать. Это дело пи-мезонов.

Разумеется, протонный и электронный миры природа не разгородила стеной. Те же пи-мезоны, распадаясь, в конечном счете превращаются в электроны. Зато в другом месте и в другое время другие, более энергичные пи-мезоны будут рождать вполне реальные пары из протонов и антипротонов.

Об этом превращении частиц вещества в кванты поля и обратно, квантов поля в частицы вещества мы уже вкратце упоминали в главе о позитроне. Однако серьезный разговор об этом отложим до следующей главы.

До сих пор мы почти обошли молчанием, так сказать, «тылы» отряда охотников за частицами. Эти тылы — повара-теоретики. На них возложено почетное задание: состряпать из охотничьих трофеев наиболее вкусное блюдо современной физики — единую теорию всех частиц. Сегодня кухня работает полным ходом.

Можно, конечно, подобно нетерпеливой хозяйке, совать поминутно нос на эту кухню, тревожа поваров. Можно и запастись терпением, чтобы узреть готовое блюдо. Однако блюдо готовится очень медленно. Мы выбираем не то и не другое: в следующей главе придем и прочно засядем на кухне теоретиков, с робкой надеждой постичь тайны искусства поваров.