Элементарные частицы. Слабые взаимодействия.

Многие физические явления, особенно явления в микромире, часто вначале представляются малосущественными и не очень интересными. Но стоит разобраться в них поглубже, как происходящее оказывается увлекательным и существенным.

Нейтрон во многом похож на протон. Но в отличие от протона нейтрон распадается.

Время жизни нейтрона огромно — около 1 ООО сек. Взаимодействие, которое приводит к столь редкому распаду, очевидно, очень слабое, и естественно было бы ожидать, что оно не связано с глубокими проблемами. И, однако, слабые взаимодействия играют свою, по-видимому, важную роль в устройстве нашего мира. Во всяком случае, явления, открытые в этих редких распадах, оказались очень интересными.

Распад нейтрона отличается от излучения кванта или пиона прежде всего тем, что при распаде вылетают сразу две частицы: антинейтрино и электрон.

В теории это приводит к существенно новому следствию. Если энергия взаимодействия в электродинамике равна произведению тока на векторный потенциал электромагнитного поля, то слабому взаимодействию отвечает энергия, пропорциональная произведению тока па ток: тока электронов на ток барионов Постоянная, характеризующая силу взаимодействия, аналогична коэффициенту взаимоиндукции двух соленоидов.

Простым путем можно прийти к фундаментальному выводу: постоянная g слабого взаимодействия не безразмерная величина,— она имеет размерность квадрата длины. Подчеркнем еще раз: вывод связан только с тем, что при распаде излучаются не одна, а две частицы!

Появление размерной постоянной—дело очень серьезное. Вспомним, что мы говорили о подобии в мире. Если бы постоянная была безразмерной, то для явлений любых масштабов взаимодействие оставалось столь же слабым. При размерной постоянной подобия не существует. В поле тяжести земли подобия нет, нет его и в микромире.

Можно ожидать, что пока области, в которых мы изучаем явление, больше этой величины, взаимодействие будет оставаться слабым. Однако как только мы приблизимся к границе расстояний 10~10 см, то явления, связанные с бывшим слабым взаимодействием, начнут играть все большую и большую роль. Слабое взаимодействие может стать сильным (если этому не помешает «нечто», о котором мы сейчас просто не знаем).

Поле тяжести Земли делает невозможным жизнь слишком больших животных, а слабое взаимодействие как-то изменяет условия существования слишком малых частиц. Для частиц очень больших энергий, при которых их длина волны, согласно квантовой механике, станет очень малой, можно ожидать появления новых явлений. Их причина будет лежать в области слабых взаимодействий. Но для того, чтобы обнаружить эти новые явления, нужно иметь ускорители больше всех тех, которые уже существуют или строятся.