массы отдельных частиц. Попутно определяется и скорость как второе неизвестное в системе двух уравнений: импульс — энергия. И к скорости частиц у физиков интерес тоже отнюдь не праздный. Но все-таки скорость — дело второстепенное. Это не постоянное свойство частицы, а только ее богатство, которое можно с равным успехом накопить и потерять. От — скорости природа частиц не зависит: электрон остается электроном, покоится ли он или движется, как человек не становится чем-то другим оттого, что он превращается из пешехода в авиапассажира.
А вот масса покоя частицы — это свойство существенное, постоянное, ненаживное! Так же как электрический заряд, масса покоя определяет саму природу частицы. Или определяется ее природой. Почему это так — физика сегодня объяснить еще не может. Но что это несомненно так, говорит ученым весь опыт изучения микромира, все факты науки.
Разумеется, эта масса покоя относительна, как и сам покой. Остановившись в туманной камере, частица все-таки продолжает лететь вместе с Землей вокруг Солнца со скоростью 30 километров в секунду. Относительно Солнца ее масса покоя иная, чем относительно Земли. Но, измеряя энергию и количество движения частиц в лабораториях, покоящихся на Земле, физики узнают и массу земного покоя пришельцев из космоса.
Частицы сравнивают по их массе, как во времена Менделеева элементы различали по их атомным весам. Конечно, химики изучали и множество других свойств химических элементов и вовсе забывали об атомных весах, когда, скажем, говорили об одних веществах, что они металлы, а о других, что они металлоиды. Так и сегодня — физики уже многое знают про элементарные частицы, а не только величины их масс. Но когда в XIX веке открывали новые элементы, химики прежде всего отвечали на вопрос: «А каков их атомный вес?» В наши дни похожий вопрос начинает терзать физиков, едва возникает надежда, что есть еще неизвестные элементарные частицы материи: «Какова их масса покоя?»
Даже вопрос о заряде частиц отодвигается на второй план, да он и легко разрешим, Главное — «какова их масса покоя?».
Радуга — спектр. В переводе с латыни — «видимое». Основа солнечного спектра в радуге — различие в частоте электромагнитных колебаний световых лучей разного цвета. Так и говорят — «спектр частот». К чему угодно приложимо понятие спектра, лишь бы существовала ясно различимая последовательность величин одного и того же рода: «спектр скоростей», «спектр энергии», «спектр масс».
Когда в начале 40-х годов братья Алиханов и Алиханян начали с большими надеждами свои многолетние исследования состава космических лучей, они, естественно, постарались основать лабораторию в поднебесье — там, где атмосфера еще не настолько разрежена, чтобы трудно было дышать и работать, но где плотность воздуха и его поглотительная способность все же достаточно малы, чтобы на приборы падало гораздо больше космических частиц, чем в земных долинах. И так же естественно они назвали свою экспериментальную установку масспектрометром: их занимал спектр масс в потоке мельчайших пылинок вещества, приходящих на Землю из глубин мирового пространства, и в ливнях других пылинок материи, порожденных в самой земной атмосфере.
И когда мы говорили о «космических гостях», о «пришельцах из космоса», это было не столько точно, сколько красиво: в главном съемочном павильоне на Арагаце может с одинаковым правом самосфотографироваться и частица, действительно пришедшая из далекого далека и вполне земная частица, родившаяся в воздухе или даже в веществе потолка лаборатории. Как это ни странно, но для исследователей «первооснов материи» такие вторичные частицы даже интересней гостей издалека.
Почему? Да потому, что гости издалека — это уже давно — знакомые ученым атомные ядра. В подавляющем большинстве — простейшие водородные ядра, обыкновенные протоны.
Конечно, физикам не сразу стало это известно.
В двадцатых годах думали, что всепроникающие космические частицы — просто очень энергичные фотоны, иначе говоря — гамма-кванты. И только. Их называли даже ультрагамма-фотонами, и кто-то окрестил само космическое излучение ультралучами. Долго бытовало это старое название, в котором так звучно отразилось былое заблуждение исследователей.
Когда оно было опровергнуто, физики стали думать, что из космоса приходят к нам электроны, Но и такое предположение оказалось ошибочным.
До протонов очередь дошла только в сороковых годах. И в том, что ученые окончательно убедились в ядерной природе гостей издалека, была большая заслуга многих наших экспериментаторов-космиков, проводивших исследования в горах и в стратосфере.
Разумеется, космические протоны ничем не отличаются от ядер земного водорода и сами по себе они вряд ли возбудили бы острое любопытство исследователей элементарных частиц. Весь интерес, который питают к ним физики, особенно экспериментаторы, корыстного происхождения: эти протоны, залетающие к нам из космоса, совершенно бесплатно снабжены колоссальной энергией. Расходы на их ускорение взяла на себя вселенная, за что экспериментаторы ей весьма благодарны. Почти световые скорости, — те десятки, сотни, тысячи и даже миллиарды миллиардов электроновольт энергии, какими перегружены пришельцы из мировых глубин, — делают их незаменимыми участниками физических экспериментов, нечаянно проводимых самой природой в воздушном океане. Эти протоны — действительно могучий молот Космоса. Он бьет по веществу нашей атмосферы, покоящейся на Земле-наковальне. И эти удары вызывают бесценные для физиков искры ядерных превращений. И что всего ценнее — превращений самих элементарных частиц.
Вот тут-то исследователи «первооснов материи» и погружаются в область тончайшей алхимии. И знают: здесь их могут подстерегать любые неожиданности. Эти искры, эти вторичные частицы, — по правде говоря, они уже недостойны носить высокое и таинственное звание космических, — рассказывают о мире «первооснов» такие поразитёльные новости, каких никогда не смогли бы сообщить истинно космические, залетные протоны. Рождаясь в результате насильственного вторжения таких протонов в глубинную структуру материи, вторичные частицы выдают секреты этой структуры. И легко понять, почему несколько лет назад академик Д.В. Скобельцын сказал: «Я думаю, что, если проследить за историей физики в последнее время, страница, относящаяся к развитию наших знаний о космических лучах, быть может, окажется одной из наиболее интересных и увлекательных».
На протяжении трех десятилетий вторичные космические лучи щедро рассказывали физикам новость за новостью, одну другой неожиданней. Исследование состава этих лучей и возбудило у наших экспериментаторов надежды на открытие новых элементарных частиц при киносъемках на горе очарований и разочарований.
…Наверное, уже вызывают досаду эти навязчиво красивые, но не разъясненные слова. Почему «очарований»? Почему «разочарований»? Не пора ли, наконец, растолковать, в чем тут дело? Согласен, давно пора. И сейчас все станет ясно само собой. А попутно, может быть, станет ощутимей не только дух приключений (и художнический дух) в изучении «первооснов», но еще и драматизм, сопутствующий научным разысканиям экспериментаторов в невидимом и неслышном мире элементарных частиц.
Мне в самом деле верится, что на Арагаце возникнет со временем целый научный городок. Я мысленно вижу обжитые берега Кара-геля: по соседству со старыми лабораториями космиков — новые здания, асфальтовые дорожки, оранжереи, по-северному скудные, но живые сады. Вон биологическая станция и рядом, быть может, станция вулканологов, а дальше — сооружения, воздвигнутые исследователями погоды, физиологами, авианавигаторами, геофизиками, да и мало ли кем еще?.. А в стороне и выше — высокогорная гостиница туристской базы. И над нею, может быть, и вправду светящееся название «Мезон». Почему-то мне совершенно реально видится во тьме неоглядной ночи это неоновое слово, напоминающее об исканиях тех, кто столько сделал для освоения арагацкого поднебесья. (Осенью 1960 года в газетах промелькнуло сообщение, что высоковольтная линия электропередачи уже дошагала до Кара-геля. Значит, замолк движок на горе, и ток пошел наверх из долины! Это начало будущего.)
И вот очень хочется представить себе, что будут отвечать старожилы Арагаца любопытствующим туристам, когда те зададутся естественным вопросом: отчего это кому-то пришло на ум вычертить в здешнем небе неоновыми трубками непонятный научный термин «Мезон»?
— Это целая история… — ответит старожил. — Долго рассказывать…
— А если в общих чертах?
— Ну, разве что в общих чертах…
Пожалуй, старожил улыбнется про себя, он припомнит, как Ильф и Петров в свое время заметили, что на Востоке обязательно рассказывают легенды о несчастных красавицах, которых ревнивые деспоты швыряли в горные озера с прибрежных скал. Возвышенные кочующие легенды для романтического объяснения местных названий… А тут — проза науки, пот, годы однообразного труда, черное озеро без красивых легенд. Но, может быть, старожилу подумается, что всякое время творит свои предания? Что же касается романтичности их, то еще не известно, что предпочтительней.
Как ни бегл будет рассказ старожила, начать ему придется издалека: с возникновения самого слова мезон. Оно появилось в науке о микромире незадолго до войны.
В 1935 году молодой японский теоретик Хидэки Юкава, как очень многие теоретики в ту пору, был поглощен размышлениями над природой ядерных сил. Всего тремя годами раньше было надежно установлено, что атомные ядра построены из протонов и нейтронов — одинаково массивных частиц, почти в две тысячи раз более тяжелых, чем электроны. Но оставалось совершенно непонятным, какими силами удерживаются эти частицы вместе, образуя ни с чем не сравнимую по прочности упаковку атомных ядер.
Может быть, все объясняется силами тяготения? Нет, они слишком малы. Надобно число с 38 нулями, чтобы показать, во сколько раз эти силы слабее тех, что связывают протоны и нейтроны в ядрах.