Рождение физики элементарных частиц. Частица-волна, волновые свойства электрона, страница 2

Открытие следующей элементарной частицы m-мезона связано с попыткой выяснить характер сил, удерживающих протоны и нейтроны в ядре атома. Для объяснения короткодействующего характера ядерных сил японский физик-теоретик Хидеки Юкава в 1935 г. предположил существование новой частицы с массой около двухсот электронных масс, определенным образом взаимодействующей с протонами и нейтронами в ядре (см. гл. 4). Поиски такой частицы начались в космическом излучении, и уже в 1937г. по фотографиям следов частиц в камере Вильсона был открыт мезон ожидаемой массы.

Однако последующее десятилетнее изучение его свойств показало, что эта частица взаимодействует с протонами и нейтронами совсем иначе, чем предсказал Юкава. Поэтому поиск частицы Юкавы продолжался. Она была открыта только в 1947 г. англичанином Сесилем Пауэллом и итальянцем Джузеппе Оккиалини в космическом излучении по следу, оставленному на фотопластинке, покрытой специальной толстослойной фотоэмульсией. Масса частицы, названной p -мезоном или пионом, оказалась несколько тяжелее открытого раньше m-мезона, а характер взаимодействия с нуклонами соответствовал предсказаниям Юкавы. m-Мезон, или мюон, образуется в результате распада пиона. По иронии судьбы, найденный по предсказанию Юкавы, он не играет никакой роли в ядерном взаимодействии нуклонов и не только не нужен для объяснения свойств ядерных сил, но вообще стал занимать особое место среди элементарных частиц как самая «лишняя» частица, ничего не объясняющая. Неизвестно, зачем природе понадобилось ее создавать. Существование мюон стало одной из загадок микромира. Думается, что именно с открытия мюона и начала его «бескорыстного» изучения, не имевшего целью объяснение ядерных сил, от ядерной физики отделилась новая ветвь — физика элементарных частиц.

Физика элементарных частиц изучает свойства открываемых частиц, их взаимодействия друг с другом. Под элементарной частицей понимается не только геометрически неделимый объект, а объект, ведущий себя во всех физических экспериментах как единое целое, обладающий всей совокупностью определяющих его свойств.

Ниже в таблице приведены время и способы открытия основных элементарных частиц.

Таблица I. Хронология открытия элементарных частиц