Научный взгляд на устройство вселенной
жүктеу/скачать 8,11 Mb. Pdf көрінісі
|
knocking on
| сла-
бые калибровочные бозоны — положительно и отрицательно заря- женные W-бозоны и нейтральные Z-бозоны; именно эти три части- цы отвечают за слабое взаимодействие. Для меня W- и Z-бозоны до сих пор остаются «чертовыми векторными бозонами»; так, помнится, называл их подвыпивший британский физик, который бродил по комнатам, где жили в то время приглашенные физики и студенты-практиканты (в том числе и я). Его очень беспокои- ло доминирование Америки, и он с нетерпением ждал первого крупного открытия европейских ученых в этой области науки. Ка- либровочные, или векторные, бозоны W и Z, открытые в начале 1980-х гг. в CERN, экспериментально подтвердили Стандартную модель элементарных частиц, в которой слабое взаимодействие играет принципиальную роль. Решающую роль в успехе тех экспериментов сыграл новый метод хранения антипротонов, разработанный ван дер Мером. Ясно, что хранение антипротонов — сложная задача, ведь каждая из этих частиц только и ждет встречи с каким-нибудь случайным протоном, с которым можно будет аннигилировать. Метод ван дер Мера, получивший название метода стохастического охлаждения, заключается в том, что специальный датчик отслеживает электри- 148 МАСШТАБИРОВАНИЕ ВЕЩЕСТВА ческие характеристики сгустка частиц, а корректирующее устрой- ство — так называемый кикер — «дает пинка» тем частицам, ко- торые обладают максимальным импульсом, охлаждая таким об- разом весь сгусток; частицы в нем начинают двигаться медленнее и уже не могут легко столкнуться со стенками контейнера. Таким способом можно хранить даже антипротоны. Идея коллайдера, в котором сталкивались бы протоны и анти- протоны, рассматривалась не только в Европе. Самым высокоэнер- гетическим коллайдером такого типа был ТэВатрон в городке Ба- тавия (штат Иллинойс). В тэватроне удалось достичь энергии 2 ТэВ (что примерно в 2000 раз превышает энергию покоя протона)*. Протоны и антипротоны сталкивались там с образованием новых частиц, которые мы могли затем изучить во всех подробностях. Самым значительным открытием, сделанным на тэватроне, ста- ло открытие t-кварка — самой тяжелой и последней по времени обнаружения из частиц Стандартной модели. Однако БАК отличается и от первого коллайдера CERN, и от тэ- ватрона (обзор различных типов коллайдеров см. на рис. 22). БАК сталкивает не протоны с антипротонами, а два протонных пучка. Причина, по которой ученые предпочли работать с двумя протон- ными пучками вместо одного пучка протонов и одного — антипро- тонов, требует дополнительных пояснений. Как мы уже говорили, максимальными потенциальными возможностями обладают те столкновения частиц, при которых суммарный заряд участвующих частиц равен нулю. В этом случае можно получить что угодно плюс соответствующую античастицу (если, конечно, хватит энергии). Если в столкновении участвует два электрона, суммарный заряд того, что получится, должен будет равняться –2, что, понятно, за- ранее исключает множество возможностей. Можно подумать, что столкновение двух протонов — столь же неудачная идея. В кон- це концов, их суммарный заряд равен +2, и на первый взгляд ка- жется, что плюс два ничем не лучше минус двух. * Физики в области элементарных частиц измеряют энергию в электронвольтах. Энергию в 1 эВ приобретает электрон, ускоряясь в электрическом поле при разности потенциалов в один вольт. В дальнейшем изложении потребуются гига- и тераэлек- тронвольты: 1 ГэВ = 1 млрд эВ, 1 ТэВ = 1 трлн эВ. — Прим. авт. «ВИДЕТЬ» — ЗНАЧИТ ВЕРИТЬ 149 Если бы протоны были фундаментальными частицами, это был бы совершенно правильный вывод. Однако, как мы уже гово- рили в главе 5, протоны состоят из более мелких деталей. Протоны содержат кварки, связанные глюонами. Но даже в этом случае, если бы дело ограничивалось тремя валентными кварками — двумя верхними и одним нижним, — которые, собственно, несут на себе заряд частицы, дело обстояло бы немногим лучше: ника- кая пара валентных кварков не дает нулевого суммарного заряда. жүктеу/скачать 8,11 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|