ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Лекция третья. Теории происхождения элементов из "Лекции по атомной физике " Настоящая книга представляет собой обработку стенограмм лекций Э. Ферми, прочитанных им в 1949 г. в Италии. Ее перевод был выпущен в издательстве Иностранная литература в 1950 году. Он был сделан известным физиком Александром Соломоновичем Компанейцом. Эти лекции во многом представляют исторический интерес, по тем пе менее являются прекрасным введением в атомную физику. Они позволяют проследить эволюцию взглядов па предмет со времени основания этой науки и несут отпечаток гения Э. Ферми. [c.6] Несомненно, эта книга вызовет большой интерес у широкого круга читателей — от студентов до специалистов. [c.6] Что означает элементарная частица Автор затрудняется ответить на этот вопрос термин элементарная скорее относится к уровню наших знаний. [c.7] Если бы пятьдесят лет назад у химика или у физика спросили, можно ли рассматривать атом как элементарную частицу, то, вероятно, большинство ответило бы утвердительно, поскольку тогдашняя паука не знала строения атома и даже не предполагала, что атом имеет какое-либо строение. [c.7] Позднее, когда выяснилось, что строение атома сложно, понятие элементарности перенесли па ядра. Однако теперь мы знаем, что и ядра обладают сложным строением. Вообще можно сказать, что на каждом этапе развития пауки мы называем элементарными те частицы, строения которых не знаем и которые рассматриваем как точечные. [c.7] Следует привести еще одно соображение общего порядка, относящееся к числу частиц. Если бы химик или физик, ничего не зная об атомной природе вещества, начал изучать химические явления и открыл первый атом, например атом железа, оп мог бы предположить, что имеет дело с элементарной частицей. Но если после атома железа будет открыт атом другого вещества, например атом серы, потом кислорода и т. д. (разумеется, приведенная мною последовательность совершенно произвольна), то уверенность исследователя в элементарности атома уменьшится, поскольку наличие такого большого числа частиц противоречит самому понятию элементарности. Для элементарных частиц, известных в настоящее время, положение пе отличается существенным образом от только что обрисованного. [c.7] Первой элементарной частицей, как известно, является электрон, открытый приблизительно пятьдесят лет назад. Потом был открыт протон некоторое время были известны только эти две элементарные частицы. Затем открыли нейтрон, и элементарных частиц стало уже три. [c.7] В настоящее время можно считать хорошо установленным существование следующих элементарных частиц электрон (обычно отрицательный, но существует и положительный), протон, нейтрон, тг-мезоп (два вида — положительный и отрицательный), (//-мезон (тоже двух видов — положительный и отрицательный), фотон. [c.8] Таким образом, всего насчитывается девять частиц, а это уже достаточно большое число, чтобы вызвать подозрение в элементарности хотя бы некоторых из них. [c.8] В настоящее время мы пе имеем, однако, достаточных оснований (ни экспериментальных, ни теоретических), чтобы отбросить гипотезу об их элементарности, и приходится, по крайней мере временно, принять вышеприведенную схему. [c.8] Чтобы завершить список элементарных частиц, упомянем еще шесть, с той оговоркой, что их существование нельзя считать окончательно установленным. Существование каждой из них вероятно процентов на пятьдесят примерно только три из них выдержат проверку будущих исследований. [c.8] К таким частицам относится нейтрино, который до сих пор экспериментально обнаружить пе удалось. Его существование предположено теоретически, чтобы объяснить исчезновение известного количества энергии при некоторых процессах. Исчезновение энергии нарушало бы принцип сохранения энергии и импульса (вопреки традиционному убеждению, что истинность этих принципов бесспорна), если пе постулировать, что рассматриваемая энергия пе исчезает, а передается электрически нейтральной частице, вероятно, не имеющей массы покоя и исключительно трудно экспериментально наблюдаемой. В настоящее время, однако, ставятся опыты, которые, возможно, приведут к обнаружению нейтрино, если оп действительно существует. [c.8] есть значительно более второстепенная частица, так называемый гравитон, являющийся квантом гравитационного поля. Эта частица, по всей вероятности, существует, если только наши представления о гравитации правильны. Во всяком случае, гравитон будет весьма трудно обнаружить непосредственно, потому что оп почти так же пе-наблюдаем, как и нейтрино. [c.8] Я не буду подробно останавливаться па остальных четырех частицах. Замечу только, что их существование подсказывается либо не до конца разработанными теоретическими положениями, либо еще неполными и пе вполне достоверными в настоящее время опытами. [c.9] Таким образом, считая, что три из дополнительно перечисленных частиц с достаточной вероятностью существуют, имеется примерно двенадцать элементарных частиц. Это — слишком большое число, чтобы можно было считать его окончательным. [c.9] Здесь следовало бы произвести такую систематизацию, которая позволила бы понять, почему одни из этих частиц наблюдаются в природе, а другие нет. Но в настоящее время это желание вряд ли осуществимо, так как никому пе удалось достичь в этом направлении полного успеха. Поэтому мы не будем здесь обсуждать теоретические проблемы, связанные с этими частицами, а только опишем экспериментальные методы их изучения и условия их возникновения. [c.9] Методы наблюдения в большинстве своем известны уже давно, поэтому мы не будем разбирать их подробно. Всем известны счетчики Гейгера и Мюллера, применяемые для обнаружения ионизующих частиц камера Вильсона, в которой эти частицы оставляют па своем пути след, доступный фотографированию. [c.9] В последние годы развились новые методы. Один из них — фотографический метод, основанный на чрезвычайно простом принципе, по потребовавший весьма тонкой техники для своего осуществления. Ионизующая частица, проходя в желатине фотопластинки, оставляет па ней тонкий черный след, для наблюдения которого требуется увеличение в 1000-2000 раз. Изучая эти следы, их геометрическое строение и плотность, можно делать выводы о природе частиц. [c.9] В самое последнее время развивается другой метод, который в принципе применялся уже в начале изучения радиоактивности, в частности Резерфордом и Кюри. Это так называемый метод сцинтилляций, основанный па том, что частица, падая па специальный экран, дает свечение, видимое в микроскоп. Раньше ученые проводили многие часы за микроскопом, занимаясь утомительным наблюдением и подсчетом числа этих сцинтилляций. Теперь же глаз заменен фотоэлектрическим счетчиком с электронным умножителем, так что трудная и недостоверная часть работы делается сейчас автоматически с большим выигрышем во времени и в точности. [c.9] На рис. 1 показана фотография трека быстрого электрона в камере Вильсона. След, произведенный этой частицей, представляет собой ряд капелек, ясно показывающих путь электрона большой энергии, прошедшего через камеру без всяких отклонений. На фотографии видны также ясно обозначенные следы медленных электронов они сталкиваются с молекулами газа, в котором они движутся, и испытывают ряд отклонений, отчего и получается извилистый след. На фотографии также видно, что след быстрого электрона гораздо тоньше следов медленных электронов и, следовательно, состоит из меньшего числа капелек. Это происходит по той простой причине, что медленные электроны производят гораздо более интенсивную ионизацию, чем быстрые. [c.10] Вернуться к основной статье