Юный техник, 2004 № 11 - Журнал «Юный техник»

Что такое кварк, в романе не поясняется. Тем не менее, слово понравилось своей необычностью, и название вошло в научный обиход. Более того, прижилось и само понятие. Ведь получалось, что все адроны состоят либо из трех кварков, либо из пары кварк-антикварк. Получалось далее как-то по-семейному: каждую частицу составляет либо пара («мужчина» и «женщина»), либо семейство из трех человек (плюс «ребенок»).

Теоретики так обрадовались хоть какой-то определенности, что даже пошли на чудовищное нарушение ими же установленных законов. Ведь при новой концепции получается, что заряд кварка равен либо плюс двум третям, либо минус одной трети заряда электрона. Дробный же заряд — это что-то вроде половины землекопа или двух третей кобылы в неверно решенной арифметической задаче. Но за неимением лучшего пошли и на это.

И, похоже, напрасно…

* * *

Например, во-первых, потому, что никто ни в одном эксперименте пока еще не наблюдал ни одного кварка. Получается, что этот основополагающий кирпичик мироздания вытащить из общей «постройки», отделить от собратьев невозможно. Впервые ученые столкнулись с парадоксальной ситуацией: целое нельзя разложить на части, хотя составляющие вроде бы определены.

Во-вторых, число самих кварков понемногу продолжает расти. Кроме просто кварков и антикварков, ныне различают еще кварки u (up) и d (down) то есть «верхние» и «нижние». Кроме того, выделены еще четыре разновидности, которые встречаются только в космических лучах или в сложных экспериментах — s (strange — странный), с (charm — очарованный), b (beauty — прекрасный), t (top — высший).

Наконец, сравнительно недавно выяснилось, что и этого мало! Несколько лет назад теоретик из Санкт-Петербургского института ядерной физики Дмитрий Дьяконов высказал гипотезу о возможности существования адронов не из двух, не из трех, а из пяти кварков с необычайно большим — по ядерным масштабам — временем жизни.

Это частица, названная тета-плюс-барион, должна состоять из двух up-кварков, двух down-кварков и одного «антистранного» кварка.

Так что элементарная «семейка», получается, может быть и «многодетной».

* * *

Однако до поры до времени на публикацию Дьяконова мало кто обращал внимание. Ведь одно дело изобрести очередную теорию, и совсем другое — доказать ее на практике.

В 2000 году на конференции в Австралии Дьяконов рассказал о своей идее японскому физику Такаси Накано из Центра ядерной физики в Осаке. И тот решил поискать пентакварк в эксперименте. Одновременно с ним аналогичную работу начали вести и в ИТЭФе.

Только наши исследователи под руководством доктора физико-математических наук Анатолия Долголенко и японцы пошли разными путями. Профессор Такаси Накано со своими сотрудниками стал искать новую частицу с помощью компьютеров, то есть проводя математическое моделирование описанных Дьяконовым процессов. Наши ученые использовали для работы пузырьковую камеру, в которой и проводили фотосъемку происходящих процессов.

За три года сотрудниками ИТЭФа по существу вручную было просмотрено около 1,5 млн. снимков. Японцам было легче: за них аналогичную работу проделал компьютер. А потому, наверное, они смогли опередить с публикацией наших исследователей. Правда, всего на два месяца.

Так или иначе, но японцы нашли тета-плюс-барион при реакции, индуцированной гамма-квантами. Российские же ученые получили аналогичный результат при взаимодействии положительного К-мезона и нейтрона. При этом, как ни странно, наша «ручная работа» дала большую точность определения массы и ширины пентакварка, чем японский суперкомпьютер.

* * *

Таким образом, удалось не только подтвердить существование пентакварка, но и описать некоторые его свойства. Живет пентакварк недолго — всего 10-21 сек. Но все ведь относительно. И неизвестно, что в своем масштабе стабильнее — «Мерседес», который приходит в негодность после 500 тыс. км пробега, или элементарная частица, оставившая мимолетный след в пузырьковой камере.

Исследователи сделали вывод, что тета-плюс-барион в природе практически не встречается; разве что изредка мелькнет его след в космических лучах. Такие пентакварки существовали во множестве только в первые мгновения после Большого взрыва.

Тем ценнее это открытие. Ведь оно позволяет судить, из чего состоял «кварковый суп» в первые мгновения существования Вселенной, какие силы связывают воедино кварки, как устроена материя, что спасает от распада респектабельные протон и нейтрон, из которых состоит весь видимый мир.

Впрочем, окончательно точки над «i» еще не расставлены. Далеко не все физики примирились с существованием пентакварков. Некоторые их, что называется, в упор не замечают, хотя проделали уж не одну сотню опытов. Например, член-корреспондент РАН Михаил Данилов после обработки результатов своих экспериментов тета-плюс-барион не обнаружил, а потому считает, что либо свойства его еще более необычны, либо интерпретация результатов экспериментов не верна. Такое в науке тоже случается. Значит, нужны новые опыты, очередные исследования. Познание мира продолжается….

В. ЧЕРНОВ, С.НИКОЛАЕВ

У СОРОКИ НА ХВОСТЕ

САМАЯ ДРЕВНЯЯ ЗВЕЗДА. Астрономам удалось обнаружить недавно звезду, возможно, зародившуюся на самой заре создания Вселенной. Сам факт существования таких космических объектов уже является открытием. «Самые древние звезды представляют собой ключ к истории формирования космических тел и синтезу химических элементов на ранней стадии существования Вселенной», — говорится в докладе группы исследователей, опубликованном в научном журнале «Нейчур». Уникальность звезды под названием НЕ0107-5240 состоит в том, что в ее коре практически нет тяжелых металлов. Об этом свидетельствует спектральный анализ ее «короны». То есть, как предполагают ученые из Швеции, Германии, Австралии, США и Бразилии, НЕ0107-5240 застыла в состоянии, в каком была Вселенная на самом раннем этапе своего существования, когда легкие химические элементы еще не начали преобразовываться в тяжелые металлы.

ПОТЕПЛЕНИЕ НА ПЛУТОНЕ. Планета Плутон, как и Земля, переживает глобальное потепление. К такому выводу пришла группа американских ученых, возглавляемая профессором астрономии планет Массачусетского технологического института Джеймсом Эллиотом. Сопоставляя данные, полученные при прохождении Плутона на фоне звезд в 1988 году и сейчас, ученые пришли к выводу, что за последние полтора десятка лет плотность атмосферы этой планеты, а, следовательно, и температура на ней повысились. Однако ничего общего в причинах этого процесса на Земле и на Плутоне нет.

Если на Земле виновником потепления некоторые исследователи считают промышленность, то за изменения на Плутоне — самой далекой и маленькой планете Солнечной системы — уж точно ответственна природа. Несущийся по сильно вытянутой эллиптической орбите Плутон в 1989 году миновал точку, когда он находился максимально близко к Солнцу. Это было относительно недавно, поскольку полный виток вокруг Солнца он совершает за 250 земных лет. Лучи светила разогрели планету, повысив температуру ее поверхности на 2 градуса.

ЕЩЕ ОДНО ЯДРО? В центре ядра нашей Земли находится таинственный сгусток материи, природа которого пока не понятна. Такой вывод сделан западными учеными, анализировавшими новейшие данные о движении внутри Земли волн от крупных землетрясений. Как оказалось, сейсмические колебания, которые распространяются с севера на юг, быстрее проходят земную толщу, нежели те, что проходят с востока на запад. Компьютерное моделирование показало, что такое может быть в том случае, если внутри ядра Земли, которое имеет диаметр около 2,5 тысячи км и состоит из железоникелевого сплава, должно находиться еще одно ядро с иными физическими свойствами. Не исключено, что оно состоит из особых кристаллических структур, имеет диаметр около 600 км и зародилось на самой ранней стадии формирования нашей планеты.

УДИВИТЕЛЬНО, НО ФАКТ!

Часы в… коленках?

Внутри каждого из нас отсчитывают время внутренние часы. Но где именно они спрятаны? Можно ли перевести их стрелки? Такими вопросами задались американские хронобиологи Скотт Кемпбелл и Патриция Мэрфи.

О чем, собственно речь? Что это за орган такой — «внутренние часы»? Оказывается, всем живым существам микробам и цветам, птицам и людям — присущи определенные «циркадные ритмы». Это и есть наши «внутренние часы». Они регулируют процессы обмена веществ, образование клеток крови и даже восприятие боли. Это по их приказу каждую ночь — между девятью часами вечера и восемью утра — выделяется мелатонин, своеобразный «гормон сна».