Рис. 9. Бета-распад. Взаимопревращение ядерных протонов и нейтронов. Наверху: протон, превращаясь в нейтрон, ис­пускает позитрон и нейтрино. Внизу, нейтрон, превращаясь в протон, испускает электрон и антинейтрино.

идущих из мощного ускорителя, или поднять ее на большую высоту в поток космических лу­чей. В обоих случаях в эмульсии после прояв­ления обнаруживаются «звезды» — пучки сле­дов, исходящих из одной точки. В такой точке частица с очень большой энергией столкну­лась с ядром одного из атомов эмульсии. Из места столкновения вылетело множество ча­стиц, иногда вылетает несколько десятков.

Подробное исследование их следов показы­вает, что только немногие из этих частиц могут быть осколками разбитого атомного ядра. Большинство лучей «звезды» — это следы ме­зонов, частиц, которые мы наблюдаем толь­ко при столкновении частиц с высокой энер­гией. Они «живут» ничтожные доли секунды, а затем распадаются, претерпевая сложные превращения.

Когда частица космических лучей сталки­вается в атмосфере с атомным ядром кислорода или другого газа, также происходит множест­венное рождение новых частиц. Рождающиеся частицы могут пройти в воздухе большой путь и, сталкиваясь с ядрами других атомов, раз­множаются в очень большом количестве. Полу­чается широкий «ливень» быстрых заряженных частиц, и все они — «потомки» одной первичной частицы, передавшей им свою энергию. Подсчи­тав мощность ливня, можно определить энергию первичной частицы. Ученым удавалось наблюдать ливни, у которых энергия первич­ной частицы должна была быть в миллиарды раз больше, чем у частиц, получаемых в самых мощных ускорителях.

Расчеты показывают, что никакая частица не может набрать такую энергию в пределах нашей звездной системы — Галактики, и, ви­димо, такие частицы прилетают к нам из ка­ких-то отдаленных миров — из Метагалактики.

ЧАСТИЦЫ И ВОЛНЫ

Ученые долго спорили о природе света. Ве­ликий Ньютон считал, что свет — Поток быст­рых частиц, а его современник Гюйгенс, что это распространение волн. Более двух столе­тий большинство ученых были уверены, что Ньютон ошибся. Была создана электромагнит­ная теория света, и она блестяще подтверди­лась опытами. По этой теории свет — это колебательные изменения силы электрических и магнитных полей, распространяющиеся в пространстве подобно волне. Такая же при­рода и у радиоволн, они отличаются от света лишь тем, что их колебания происходят в мил­лиарды раз медленнее.

Но когда стали внимательно изучать взаи­модействие света с веществом, оказалось, что световая энергия может испускаться или погло­щаться только определенными порциями — квантами. Так родилась новая, квантовая фи­зика. Сначала думали, что квант — это как бы «атом энергии». Но затем выяснилось, что это не атом энергии, а частица света. Создатель теории относительности великий Эйнштейн ус­тановил, что свет — сложное явление, что он одновременно и электромагнитные волны, и поток частиц (световых квантов, или, как их назвали, фотонов). Можно, не делая никакой ошибки, рассматривать свет просто как поток фотонов, но следует помнить, что эти световые частицы обладают волновыми свойствами.

В дальнейшем квантовая физика устано­вила, что не только фотоны, но и все остальные частицы также обладают волновыми свойст­вами (рис. 10). Замечательные опыты с дифрак­цией электронов убедительно доказали, что поток электронов в определенных условиях ведет себя как волна. Из квантовой механики — основы современной теоретической физики — следует, что всякая частица обладает волно­выми свойствами. Фотон в этом смысле вовсе не исключение.

267