Миры и антимиры. Их изучение и всё, что связано с ними

1. Миры и антимиры

Их изучение и всё, что
связано с ними
Проектная работа учеников 10 класса «А»
школы №610
Фролова Николая, Месяца Алексея,
Бабаева Алексея, Гойхбурга Дениса,
Лебедева Андрея

2.

Совсем недавно мир облетела сенсационная новость: впервые
на ускорителе ЦЕРН в Женеве произведено сразу 50 тысяч
частиц антивещества. ЦЕРН объявил о том, что уже в этом году
опыты будут продолжены. Тем временем физики из
Мельбурнского университета Роберт Фут и Сайбал Митра
выступили с ошеломляющей гипотезой о том, что антиматерия
окружает нас буквально со всех сторон, хотя мы об этом по
простоте душевной не догадываемся.
Идея о Зазеркалье впервые была высказана Льюисом
Кэрроллом. В этой забавной стране законы существенно
отличаются от привычных, что можно отчасти объяснить
раздвоенностью натуры самого Кэрролла, который основные
силы посвящал исследованиям по математике, но всемирной
славы добился на писательском поприще. В 1950-е годы,
когда не в фантазиях, а в природе впервые обнаружились
признаки Зазеркалья, подтвердилось, что вещество и
антивещество не симметричны, а живут по разным законам.

3.

Долго считалось, что Вселенная почти на 100%
состоит из вещества, а антивещество, которое в
момент Большого взрыва(ссылка на реферат в
Интернете) находилось с веществом в
равновесии, неизвестно куда исчезло. Однако
последнее время верх берет антитеория:
антивещества значительно больше, до 90%.
Адептами этой версии являются австралийцы
Фут и Митра, которые основываются в расчетах
на данных космических телескопов "Хаббл" и
"Чандра". Ход мысли таков: если, как
установлено, есть невидимые планеты, которые
вращаются вокруг видимых звезд, то должны
быть и массивные невидимые солнечные
светила, вокруг которых вращаются видимые
планеты. Американец Джон Крамер(вот тут его
работа на эту тему) развивает эту идею:
гипотетические антизвезды должны быть
построены из антиматерии, и тогда ее во
Вселенной не 90, а 10%. Но и это значительно
больше, чем считали раньше.

4. Фотография самого телескопа «Хаббл»

5.

Пояснение: Почему надо размещать
обсерватории в космосе? Многие телескопы
находятся на поверхности Земли. На
поверхности можно разместить более тяжелый
телескоп, и зафиксировать его легче. Беда
заключается в том, что с помощью наземных
телескопов мы смотрим через атмосферу Земли.
Во-первых, земная атмосфера не пропускает
большую часть электромагнитного излучения,
поверхности Земли достигает лишь видимый
свет. Для изучения Вселенной в других
диапазонах спектра надо выносить телескопы
за пределы поглощающей атмосферы, так, как
это сделано на борту рентгеновской
обсерватории Чандра. Во-вторых, земная
атмосфера размывает изображения. Размытие
изображения вызвано изменением плотности и
потоками воздушных масс. Летая по орбите
выше атмосферы Земли, Космический Телескоп
Хаббла (HST) изображенный на картинке,
может получать более резкие изображения.
Фактически, даже с зеркалом, в 15 раз
меньшим, чем у больших наземных телескопов,
HST разрешает более тонкие детали. В будущем
планируется запустить в космос большой
оптический телескоп.

6.

В отличие от маргинальных научных теорий
вроде торсионных полей, идея Зазеркалья
считается экстравагантной, но не
вступающей в противоречие с современной
научной парадигмой. Действительно, при
распаде нейтрона образуются электроны и
нейтрино, которые вращаются по часовой
стрелке. По законам сохранения если
имеются "левозакрученные" частицы,
должны быть и "правозакрученные". По
мнению указанных ученых, это и есть
антиматерия, которая может
взаимодействовать с нашей родной материей
только гравитационно. Поэтому Зазеркалье и
остается невидимым. Нобелевский лауреат
Абдус Салам считает, что это самая важная
теоретическая идея, которая нуждается в
экспериментальном подтверждении.
Нобелевский лауреат Шелдон Глэшоу
собирается поставить в ЦЕРНе эксперименты,
чтобы нащупать какие-то другие способы
взаимодействия двух миров и заставить
выйти антиматерию из-за темных кулис. Не
окажется ли это ящиком Пандоры?

7.

По примеру Кэрролла профессор Фут
развивает увлекательные
возможности Зазеркалья: в этом мире
существуют свои, невидимые нам
планеты. Фут полагает, что открытые
космическими телескопами планеты
других солнечных систем являются
зеркальными, то есть построенными
из антивещества. Еще один энтузиаст
гипотезы зеркального мира Зураб
Силагадзе из Новосибирска пошел
дальше, предположив, что
гипотетический невидимый спутник
нашего Солнца, звезда Немезида,
которая, быть может, насылает на
Солнечную систему
долгопериодические кометы, не
обнаружена до сих пор именно
потому, что состоит из зеркальной
материи.

8.

Не только планеты, но и
звезды, квазары, черные
дыры - все космическое
параллельно повторяется в
тех же пропорциях, только
построено из зеркальной
материи. О таинственной
антиматерии мы лишь
догадываемся исходя из
странных гравитационных
эффектов, обнаруженных
космическими аппаратами.
Как считают Фут и Митра,
лишь антиметеориты из
антиматерии могли
оставить на астероиде
Эрос, где недавно
побывали земные
аппараты, столь странные
кратеры. Именно объекты
из антиматерии в ответе за
многие необъяснимые
явления, перечень которых
составили Фут и Митра.

9.

"Зеркальным" был, к примеру, знаменитый
Тунгусский метеорит. Именно поэтому его
остатки до сих пор и не обнаружены. Но они
есть, доступны антилюдям из антиматерии.
В 2001 году в Иордании с неба сверзлись
метеориты, которые были тщательно
задокументированы, но не найдены.
Обнаружены лишь пепел да обгоревшие
деревья. И почему-то камни и кусты
обожжены ровно наполовину...
Эту мысль конечно же надо довести до
логического конца: НЛО сделаны из
антивещества, "зеленые человечки" живут
в Зазеркалье и заглядывают к нам по
случаю, прорвавшись сквозь антибарьеры.
Мало того: если встать на тропу гипотез и
догадок, то почему не признать, что у Земли
есть двойник - невидимая зеркальная
Антиземля. Она занимает наше место в
пространстве, время течет там параллельно
нашему, но мы в полном неведении. Иногда
только замечаем косвенные доказательства
присутствия антиматерии - полтергейсты
всякие, барабашки, призраки и прочие
паранормальные явления.

10.

Выходить ли на контакт с антимиром? Судя по
намеченным экспериментам, это может произойти со дня
на день. Но затея очень рискованная. Потому что у той
публики и мысли закручены в другую сторону, и мораль
перевернутая. Объятия там открывают врагам, боль
причиняют любимым, горюют от удачи друга, силы
тратят на пустые предприятия. У нас в реальном мире
все устроено гораздо рациональнее. Тем более, мы не
знаем наверняка, что ждёт нас за гранью реальности…

11.

Галактики и антигалактики
АНТИВЕЩЕСТВО И АНТИГАЛАКТИКИ. Применение
принципов симметрии для истолкования процессов с
участием элементарных частиц оказалось столь
успешным что физики сейчас ищут аргументы,
основанные на симметрии, при попытке ответить на
новый вопрос. Поскольку во Вселенной существует
вещество,
должно
ли
также
существовать
антивещество? Из соображений симметрии этот
вопрос надо сформулировать следующим образом: не
следует
ли
предположить,
что
вещество
и
антивещество встречаются во Вселенной в равных
количествах? Не должны ли существовать, кроме звезд
и галактик, также антизвезды и антигалактики?
Как можно отличить антизвезду, если она существует,
от звезды? Казалось бы, просто. Атомы антиводорода
должны испускать антифотоны; обнаружив последние,
мы должны были бы считать, что они излучаются
антивеществом. Трудность, однако, заключается в том,
что фотон тождествен своей античастице и не
существует различия между фотонами, излучаемыми
атомами
водорода
и
атомами
антиводорода.
Следовательно, исследуя только электромагнитные

12.

Какие же данные можно использовать, чтобы узнать, существует ли
антивещество в нашей Галактике и во Вселенной? Можно оценить
верхнюю границу количества антивещества в Галактике с помощью
следующих соображений. Если в Галактике имеется антивещество, то
некоторую часть межзвездного газа должны составлять антиатомы.
Двигаясь в пространстве, они должны сталкиваться с обычными
атомами и при этом аннигилировать. В каждом акте аннигиляции
выделяется определенное количество энергии, часть которой из
Галактики уносят фотоны и нейтрино, а другая часть энергии
(примерно 10%), принадлежащая захваченным магнитными полями
электронам и позитронам, остается в Галактике. эти частицы,
сталкиваясь с атомами (или антиатомами), передают свою энергию
межзвездному газу. Кроме того, столкновения электронов и
позитронов, происходящие гораздо реже, приводят к их аннигиляции
и излучению у-квантов.
Из разных данных можно оценить среднюю плотность
энергии в межзвездном пространстве Галактики. В результате
получается значение 10-11-10-12 эрг/см3 (1-10 эВ/см3). Если
предположить, что вся эта энергия возникает в результате
аннигиляции вещества и антивещества, то мы получим
верхний предел концентрации антивещества в межзвездном
газе, равный 10-7. Так как доля антивещества в межзвездном
газе не может превышать этой крайне малой величины,
отсюда следует сделать вывод, что звезды нашей Галактики

13.

Но если даже Галактика состоит лищь из обычного
вещества, не могут ли состоять из антивещества другие
галактики? Нельзя ли объяснить некоторые из
принимаемых нами мощных радиосигналов из космоса
столкновением и аннигиляцией галактик и антигалактик?
Исключительно трудно представить как это происходит.
Нет
никаких
надежных
свидетельств
того,
что
столкновения галактик и антигалактик имеют или когдалибо имели место. Для возникновения антигалактик
необходимо, чтобы существовал процесс, разделяющий
вещество и антивещество, в противном случае оба типа
вещества просто аннигилируют. В частности, должен
существовать
механизм
разделения
вещества
и
антивещества
в
момент
большого
взрыва,
обеспечивающий образование галактики антигалактик.
Такой механизм пока не известен...*
Были предприняты отчаянные попытки устранить
трудности,
с которыми встретилась модель симметричной
* Нет никаких свидетельств того, что антивещество
Вселенной.
из гипотез
предполагается,
встречается Вв одной
сколько-нибудь
значительных
количествах что
в
космических лучах (которые, как полагают, образуются в основном
исходный
в нашей Галактике при взрывах сверхновых и в нейтронных
звездах).
** Было высказано предположение, что гравитационное
взаимодействие вещества и антивещества соответствует не
притяжению, а отталкиванию. Пока это предположение не

14.

сгусток
разделился
или
образовал
пару
сверхчастиц, космон и антикосмон, из обычного
вещества и антивещества. Эти «частицы»
разлетелись с огромной скоростью, и при их
взрывах
образовались
Вселенная
и
Антивселенная. Маловероятно, что какие-либо
наблюдения могут подтвердить (или опровергнуть)
эту гипотезу. Вместе с тем, если удастся
обнаружить
значительное
количество
антивещества (например, с несомненностью
доказать существование сталкивающихся галактик
и антигалактик), то современные космологические
представления потребуют коренного пересмотра.

15. Как был открыт позитрон

За эту задачу взялись независимо друг от друга Кунце и Андерсон.
Громадными катушками они создавали в большом объёме магнитное
поле в 20 000-25 000 эрстед, в которое и помещалась камера
Вильсона.
Такое мощное поле оказало своё действие, и многие из электронных
следов, которые на снимках Скобельцына выглядели прямыми
линиями, В камерах Кунце и Андерсо
на получили заметную кривизну.
Совершенно неожиданным оказалось, Однако, что не все траектории
частиц искривлялись магнитным полем в одном и том же направлении.
Некоторые из частиц отклонялись в одну сторону, а другие - в
противоположную. При этом одни отклонялись так, как это сделали бы
при движениие магнитном поле электроны, т. е. частицы, заряженные
отрицательным электричеством. Другие же отклонялись так, как если
бы их заряд был положительным. Кунце, а в начале и Андерсон
считали, что одни из этих частиц - электроны, а другие, заряженные
положительно, по-видимому, протоны, хотя по характеру ионизации как
положительно, так и отрицательно заряженные частицы были весьма
похожи.
По степени искривления траектории можно было вычислить энергию

16.

порядка миллиарда электрон-вольт, хотя некоторые из частиц имели
энергию, ещё в несколько раз большую.
Вопрос об интерпретации путей частиц в камере Вильсона чрезвычайно
сильно занимал Андерсона. Всегда считалось, что частица движется сверху
вниз, но ведь могло быть и так, что частицы движутся снизу вверх. Если бы
это случилось, то все наши заключения о знаке заряда были бы неправильными . Ведь искривление пути в данном магнитном поле у частицы,
заряженной отрицательно, будет такое же,
как и у частицы, заряженной положительно, но движущейся в
противоположном направлении. Поэтому, строго говоря, по виду следа в
камере Вильсона мы ещё не можем сказать, заряжена ли частица,
создавшая его, положительно или отрицательно. Однозначное заключение
о знаке заряда частицы может быть сделано только в том случае, когда нам
известно также и направление движения частицы.
Как же определить направление движения космической частицы, след
которой мы видим в камере Вильсона?

17.

Остроумное решение этой задачи было дано Андерсоном. Он
решил перегородить пространство внутри камеры Вильсона
достаточно толстой свинцовой пластиной(толщина пластины
5 мм). Если частица пройдёт через эту пластину (а мы знаем,
что космические лучи проходят через весьма значительные
слои вещества), то её первоначальная энергия уменьшится;
вследствие этого после прохождения пластины уменьшится и
радиус кривизны траектории частицы. Таким образом,
зафиксировав при помощи фотографической пластинки
движение частицы сквозь слой свинца и сравнив кривизну
траектории до вступления в слой свинца и после выхода из
него, мы можем сказать, с какой стоРоны эта частица вошла в
свинцовую пластину, т. е., иными словами, определить
направление её движения. Это в свою очередь позволило бы
сделать окончательное заключение о знаке заряда частицы и
надёжно определить таким путём наличие или отсутствие
положительно заряженных частиц в составе космического
излучения.
Получив ряд фотографий, Андерсон скоро нашёл на них и
такие следы, которые отклонялись не так, как обычные
электроны. Изучая один из таких снимков, он обнаружил
поразительную вещь: на этом снимке (рис. ХХ в конце книги)
виден след движения заряженной частицы, прошедшей

18.

через свинцовую перегородку . В верхней части камеры над
перегородкой траектория частицы искривлена значительно
меньше, чем в нижней. Следовательно, в верхней части камеры частица двигалась с большей скоростью, чем в нижней.
Это значит, что частица, след которой представлен на рис. ХХ,
двигалась сверху вниз.
Зная направление движения частицы и направление
магнитного поля, можно определить, в какую сторону отклоняется частица под влиянием магнитного поля, а следовательно, установить знак её заряда. Оказалось, что частица
заряжена положительно. Вначале Андерсон подумал, что это протон. Так как кривизна траектории значительна, то можно
было измерить радиус кривизны. Знание этой величины очень
важно, ибо, зная массу, можно по значению радиуса кривизны
и величине магнитного поля определить энергию частицы.
Измерения привели к следующему выводу: если это - след
протона, то его энергия после прохождения свинцовой
пластины должна быть равной всего лишь300 000 электронвольт. Как только был получен этот результат, Андерсону сразу
стало ясно, что рассматриваемая частица не может быть
протоном.

19.

Во-первых, протоны такой энергии имеют пробег не более
5 мм. Между тем измеренная по фотографии длина следа
составила более 50 ММ. Во-вторых, ионизирующая
способность протонов такой энергии чрезвычайно велика,
поэтому след должен быть «жирным», между тем по внешнему виду он не отличался от следов электронов. Можно
было прямо утверждать, что ионизирующая способность
этой частицы такая же, как и у электронов.
Сопоставляя ионизирующую способность частицы, длину её
траектории и радиус кривизны, Андерсон пришёл к заключению, что масса этой частицы, заряженной
положительно, должна быть приблизительно равна не
массе протона,
а массе электрона.
.
Частица, след движения которой Андерсон наблюдал в
камере Вильсона, имела массу электрона, но была заряжена положительно. Это был новый вид частиц, которых
наука до того времени не знала. Их назвали положительными электронами, или <<позитронами».
Чтобы закончить разбор снимка, приведённого на рис. ХХ,
нам остаётся только сообщить, что энергия позит

20.

рона до вхождения в свинцовую пластину оказалась равной 63
миллионам электрон-вольт, а по выходе из пластины позитрон имел
всего лишь 23 миллиона электрон-вольт. 40 миллионов электронвольт позитрон потерял во время прохождения через свинцовую
перегородку.
После этих работ изучением свойств позитронов начали заниматься
многие учёные.

21.

ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ
СЛАЙДЫ К РАБОТЕ

22.

ЦЕРН
Антиматерия поможет разгадать тайны вселенной
Революция в науке! Произведена антиматерия! Загадка происхождения Вселенной
будет разгадана! Такие заголовки пестрят в ведущих научных изданиях всего мира.
Антиматерия - это зеркальное отображение обычной материи. Как утверждают
ученные, в момент Большого взрыва, когда образовалась Вселенная, их количество
должно было быть равным. И тот факт, что сегодня все вокруг состоит только из
обычной материи, представляет собой сложнейшую загадку для самых больших умов.
Известно, что первые попытки произвести антиводород предпринимались и ранее, но
никогда прежде не удавалось получить больше нескольких атомов. Теперь же
ускоритель частиц ЦЕРН в Женеве, принадлежащий Европейской организации ядерных
исследований, произвел сразу более 50 тысяч атомов.
В ходе эксперимента ученые создали на ускорителе ЦЕРН антипротоны и заперли их в
вакуумной камере. Одновременно с помощью радиоактивного материала были созданы
позитроны, которые были помещены в другую камеру. Соединив их, был создан
антиводород.
Ученые уже назвали это открытие важнейшей вехой в науке, открывающей новые
горизонты и позволяющей ученым изучать симметрию в природе и фундаментальные
законы физики, управляющие Вселенной. Однако не все научное сообщество сходится
во мнении, что в результате эксперимента был получен именно антиводород. По
мнению представителей конкурирующих научных институтов, долгий опыт попыток
получить антиводород показал, что он не мог и не может появиться. И публикация
результатов работы в журнале "Nature" покажет, что они, швейцарцы, ошиблись.
Антиматерия всегда привлекала внимание писаталей-фантастов, которые использовали
ее в качестве источника энергии для межзвездных кораблей. Но пока их
воображаемым мирам не суждено стать реальностью. На то, чтобы получить
антипротоны требуется в 10 миллиардов раз больше энергии, чем тот объем, который
вырабатывают эти антипротоны при взаимодействии с обычной материей. К примеру,
той антиматерии, которую ускоритель ЦЕРН производит на протяжении целого года,
хватило бы на то, чтобы 100-вольтовая лампочка накаливания горела около 15 минут.
Назад

23. Рентгеновский телескоп "Чандра" обнаружил в космосе новый вид материи

Рентгеновский телескоп "Чандра" обнаружил в
космосе новый вид материи
Астрономы, исследовавшие звезды RX J1856.53754 и 3C58 с помощью орбитальной
рентгеновской обсерватории "Чандра" обнаружили
в их характеристиках показатели, необъяснимые с
точки зрения современных представлений о
структуре материи. Это привело ученых к
предположению, что указанные звезды частично
или полностью состоят из кварков субэлементарных частиц, из которых образованы
все известные науке элементарные частицы:
протон, нейтрон, электрон, позитрон, мезоны и
т.п. Нейтроны, протоны и электроны, в свою
очередь, образуют атомы, из которых состоит вся
материя Солнечной системы.
Так, судя по излучению звезды RX J1856.5-3754,
зафиксированному с орбиты телескопами "Чандра"
и "Хаббл", она представляет собой твердое тело с
температурой поверхности около 700 000°С и
диаметром всего 11,3 км. Этот размер никоим
образом не вписывается даже в модель строения
нейтронных звезд - самых плотных космических
тел, известных до настоящего времени.
Единственным объяснением столь высокой
плотности звезды является наличие в ее составе
кварков, которые до сих пор вообще не удавалось
наблюдать "вживую".
Размеры и масса 3C58 вполне соответствуют
характеристикам нейтронной звезды, однако
попытка ученых получить характеристику ее
рентгеновского излучения привела к странным
результатам - излучение оказалось значительно
ниже предполагаемого. Согласно проведенным
расчетам, температура поверхности 3C58
составляет менее 1 000 000°С, что также нельзя
объяснить, пользуясь принятой моделью
нейтронных звезд. Ликвидировать противоречие
можно, лишь допустив, что в состав 3C58 входят
не только нейтроны, но и субэлементарные
частицы.
Назад

24. Тунгусский метеорит

Гипотеза первая. Крушение НЛО
Известный писатель-фантаст А. П. Казанцев, предполагает, что
30 июня 1908 г. в районе Подкаменной Тунгуски потерпел
аварию при посадке инопланетный звездолет. А. П. Казанцев,
считает, что взорвался не сам звездолет, а его посадочный
модуль. Сам же звездолет оставался на орбите и ждал
возвращения своих посланцев. Ждал, терял высоту, и, наконец,
18 декабря 1955 г. произошел его взрыв. Обломки звездолета в
виде искусственных Лун до сих пор вращаются вокруг Земли.
Астрономами действительно была зафиксирована вспышка в
небе 18 декабря 1955 г. и позднее обнаружены 10 небольших
Лун со странными траекториями, которые, если просчитать
ретроспективно, сходятся в одну точку, именно туда, где была
зафиксирована вспышка.
А. П. Казанцев считает, что его гипотеза может объяснить
"петлеобразную" траекторию полета так называемого
Тунгусского тела перед посадкой. Такая траектория могла иметь
место только при допущении, что полет был управляемым, т. е.
что это был инопланетный звездолет. Однако за прошедшие уже
более 100-та лет многочисленные экспедиции в район
Подкаменной Тунгуски так и не нашли никаких кусков метеорита
или инопланетного корабля.
А. П. Казанцев же со свойственной ему убежденностью
утверждает, что кусок Тунгусского звездолета нашли через 68
лет после взрыва, правда не на месте катастрофы, а за тысячи
километров от нее, на берегу реки Вашка в Коми АССР.
Действительно, в указанном месте был обнаружен кусок
необычного металла серебристого цвета весом около полутора
килограммов ("Социалистическая индустрия", 27 января 1985
г.). Он представляет собой необычный сплав из редкоземельных
элементов. Однако доказать, что этот кусок необычного сплава
имеет прямое отношение к Тунгусскому метеориту, оказалось
невозможным, хотя, как считает А. П. Казанцев, он лежал на
протяжении полета траектории Тунгусского тела.
Специалисты по метеоритам доказали, что этот кусок не мог
быть метеоритом, так как содержание редкоземельных
элементов в метеоритах не отличается от земного. Метеориты из
чисто редкоземельных элементов никогда не наблюдались.
Такой сплав мог быть изготовлен в пределах Солнечной
системы, возможно даже у нас на Земле.

25.

Гипотеза вторая. Падение метеорита
Идея взрыва Тунгусского метеорита в воздухе на высоте
нескольких километров над Землей впервые была высказана
еще Л. А. Куликом, который в эпицентре огромного
пространства радиального вывала леса обнаружил
сохранившиеся на корню в вертикальном положении
мертвые деревья с сорванными сучьями. Объяснить, что их
не повалила ударная волна, как весь окружающий лес,
можно только тем, что взрыв произошел в воздухе как раз
над этой группой деревьев, и ударная волна "давила" на
них сверху. Идею взрыва в воздухе поддержал и обосновал
К. П. Флоренский, организовавший в 1958 г. экспедицию в
район катастрофы.
Наибольшее число исследователей Тунгусского дива,
особенно среди кометологов, считают, что Тунгусское тело
было ядром небольшой кометы, взорвавшимся над Землей. А
дальше точки зрения расходятся. Одни исследователи на
основе компьютерного моделирования предполагают, что
метеороид не разрушился при взрыве полностью, а
продолжал полет в направлении, близком к азимуту
довзрывного отрезка траектории. Затем он рикошетировал
от земной атмосферы и упал где-то дальше. Если он был
каменным, то его осколки могли пролететь вперед и упасть
на расстоянии 40-150 км от эпицентра, в зависимости от
массы осколка. Таким образом, надо продолжать искать его
следы в других местах. Другая часть кометологов отвергает
гипотезу рикошетирования от атмосферы, так как большая
часть ядер комет являются ледяными или снежными и в силу
этого неспособны рикошетировать от атмосферы.

26.

Известно, что комета представляет собой скопление тел, вращающихся
вокруг общего центра тяжести. Многие кометы имеют несколько ядер.
Если такой комете предстоит столкнуться с Землей, то на расстоянии
около 2,3 млн. км (это так называемая сфера Хилла для Земли, она
представляет собой радиус орбиты, на которой Земля перестает
удерживать своим притяжением летящие тела) такая сложная комета
может переориентироваться на новое светило или тело. В иных случаях
орбиты летающих ледяных ядер комет становятся все более вытянутыми,
в какой-то момент кометные частицы перестают возвращаться к центру
масс и выстраиваются по оси, направленной к Земле. Строй возглавляет
пылевое облако, за ним идут все более увеличивающиеся в размерах
зародыши комет, затем еще более крупные куски, названные
кометоидами, и, наконец, кометные ядра. После падения такого роя на
Землю, появляются цепочки астролябий, а также разного размера
тектиты, образовавшиеся из разрушенных в атмосфере кометоидов в
виде оплавленных кусочков, похожих на стекло. На Земле и других
планетах имеются в большом количестве такие астролябии,
свидетельствующие о многочисленных столкновениях в прошлом с
кометами, имеющими множество ядер. Судя по фотографиям, сделанным
"Вегой-2", комета Галлея, последний визит которой к Земле происходил в
1986 г., относится к такому типу комет.
Экспедиции, работавшие в районе падения Тунгусского тела, установили,
что здесь произошло падение кометы с несколькими ядрами. Так,
экспедиция Н. В. Васильева обнаружила вывал леса, расположенный к
западу от эпицентра среди совершенно нетронутой взрывом тайги.

27.

Поскольку рикошетирование от атмосферы, как уже говорилось,
представляется маловероятным, более убедительным является
предположение, что впереди основного тела кометы летело еще одно,
опережающее ее ядро. Один из очевидцев падения метеорита, М. Ф.
Романов из Усть-Илимска сообщил, что он видел "полет в виде двух
огненных столбов". Л. А. Кулик по характеру вывала леса определил
даже четыре локальных центра взрыва. Главное ядро, взорвавшись на
высоте около 6,5 км, распалось на четыре части. Возможно, часть
льдин этих кусков, не успев испариться в воздухе, упала в тайгу и
образовала там воронки и ямы, имеющиеся вокруг эпицентра.
С. П. Голонецкий и В. В. Степанюк пришли к выводу, что в стороне от
эпицентра, в трех километрах к западу от горы Острой, на высоте 1,5
км взорвалась еще одна часть Тунгусского метеорита. И то, что было
принято за "петляние" или "маневрирование" траектории Тунгусского
тела, является просто следствием того, что взрывы наблюдались
разными людьми из разных направлений от места катастрофы.
Приведем еще один аргумент в пользу столкновения с кометой.
Некоторые кометы оставляют после себя отравленный след, так как,
по-видимому, в их состав входят ядовитые газы. На съезде эвенков в
1926 г. многие говорили о том, что Тунгусский небесный камень
"кончал собак, оленей, портил людей". Л. А. Кулик, впервые
побывавший в месте катастрофы, был удивлен отсутствием какой-либо
жизни в этом месте. И это через 19 лет после катастрофы! Полную
безжизненность окружающего леса подтверждает В. А. Сытин,
участник второй экспедиции Кулика.

28.

Известны и другие случаи отравления людей "сметными ядами. Один
из них произошел в Чикаго 8 октября 1871 г. В тот вечер "огонь падал
с неба дождем", казалось, что "горит само небо". Массовые пожары
протянулись вдоль широкой полосы через весь континент до Тихого
океана. По-видимому, Земля столкнулась с кометным потоком, а
пожары были спровоцированы раскаленными трением о воздух
тектитами.
Интересно отметить, что в первой половине 1908 г., года падения
Тунгусского метеорита и очередного прихода кометы Галлея, полеты
раскаленных светящихся тел отмечались над многими районами
Европы и Азии. Это могли быть опережающие основную массу кометы
члены ее "свиты".
В статье А. Войцеховского ("Известия", 2 мая 1989 г.) анализируются
странные на первый взгляд связи таких необычайных явлений, как
гибель Атлантиды, падение Тунгусского метеорита и прохождение
кометы Галлея. Не касаясь чрезвычайно интересных данных о
совпадении точек отсчета нескольких наиболее древних календарей,
приводящих к одной и той же дате 11 541 г. до н. э., которую автор и
считает годом гибели Атлантиды, мы остановимся только на возможной
связи прохождения кометы Галлея и падения Тунгусского метеорита.

29.

Существует предположение, что комета Галлея движется по орбите
не одна, а в сопровождении некоторых других небесных тел,
находящихся на довольно больших расстояниях друг от друга. Это
могут быть и каменные и ледяные глыбы большой массы и малые
метеорные тела - продукты распада комет. Самые крупные
составляют "ударную волну" кометы, опережают ее на миллиарды
километров, остальные распределяются по орбите, образуя
огромные веретена диаметром 20-40 и длиной 120- 1480 млн. км.
Сопровождающие комету рои могут содержать метеорные тела
размером в десятки и сотни метров, которые и "бомбардируют"
нашу планету при каждой встрече или сближении с Землей.
Установлено, что расстояние между Землей и кометой Галлея при
каждом сближении изменяется. По расчетам польского астронома
Л. Зайдлера, комета может приближаться к Земле на 400 тыс. км.
Задолго до появления кометы в пределах Солнечной системы и ее
сближения с Землей силы взаимного притяжения нарушают
гравитационное равновесие находящихся в космосе
многочисленных сгустков пыли, льда и метеорных тел, особенно в
так называемых точках Лагранжа (точки устойчивого
гравитационного равновесия между Землей и Луной). Нарушая
равновесие, комета может "очищать" эти точки от всех
перечисленных образований и направлять их либо в сторону
Земли, либо - Луны. Автор статьи высказывает предположение, что
Тунгусский метеорит 1908 г. и менее известный Чулымский болид
1984 г. являются или представителями "свиты" кометы Галлея, или
"выбиты" ею из точек Лагранжа или других мест и направлены к
Земле. Траектория Чулымского болида удивительно похожа на
траекторию Тунгусского!

30.

Гипотеза третья. Геологически нестабильная зона
Н. Домбковский выдвигает следующую гипотезу о причинах
Тунгусской катастрофы ("Советская Россия", 15 августа 1989 г.). В
районе эпицентра взрыва геологи недавно обнаружили богатое
месторождение газоконденсата. Возможно, из трещин вытекло
огромное облако взрывоопасных газов и в это облако влетел
раскаленный болид или метеорит, в результате чего произошел
мощнейший взрыв, который превратил в пар сам метеорит и
уничтожил все живое вокруг. В пользу этой гипотезы говорит
следующий пример, приведенный Н. Домбковским. В нескольких
сотнях километров от Варнавары (места падения Тунгусского
метеорита), в пределах той же геологической структуры, имеется
загадочное место, которое местные жители назвали "поляной
смерти". Если какое-нибудь животное или зверь зайдет на эту
поляну, оно скоро погибает. Мясо же погибших зверей приобретает
ярко пунцовый цвет. Возможно, по мнению геологов, в недрах идет
какая-то реакция, ее продукты в виде ядовитых газов проникают
на поверхность через трещины или разломы и накапливаются на
этой поляне.
Другая новая гипотеза высказана А. П. Невским ("Техника
молодежи", № 12, 1987 г.). По его мнению, когда в атмосферу
Земли влетает крупный метеорит, движущийся с огромной
скоростью, между ним и поверхностью Земли возникает
сверхмощный электрический потенциал, который неизбежно
приводит к гигантскому электрическому пробою. Такой
электроразрядный взрыв сопровождается физическими
явлениями, объясняющими многие непонятные или необъясненные
до сих пор факты, связанные с падением Тунгусского метеорита.

31.

Из рассказов нескольких очевидцев катастрофы, приведенных в
книге Е. Л. Кринова, следует: "Огненный шар при приближении
к Земле превратился в огненный столб и мгновенно исчез, а
потом в этом направлении видели дым". А также: "В конце
полета огненного шара появился огненный столб в виде копья;
когда столб исчез, послышались удары, как из пушки, потом
показалось в этом месте густое облако". Огненный столб видели
десятки жителей окрестных селений, расположенных на
больших расстояниях от Варнавары и в разных от нее
направлениях. Поэтому одним столб казался в виде стержня,
другим в виде огненных лент, полос и т. п.
Электроразрядный взрыв, закончивший полет Тунгусского
метеорита, хорошо объясняет показания очевидцев об ударах от
взрыва. По А. П. Невскому, при элекроразрядном взрыве
возникают три ударных волны: основная - цилиндрической
формы от многоканального разрядного столба (как в обычном
разряде молнии имеет место серия импульсов); вторая сферическая ударная волна, порожденная взрывообразным
расширением всего метеоритного вещества и третья - обычная
баллистическая, появляющаяся при полете любого тела со
сверхзвуковой скоростью, как, например, при полете
реактивного самолета, преодолевающего звуковой барьер.

32.

Подводя итоги о двух последних гипотезах, отметим, что они скорее
высказывают предположение о физической природе самого взрыва.
В той и другой гипотезе "пусковым механизмом" остается болид или
метеорит, ворвавшийся в атмосферу Земли и приблизившийся к ее
поверхности в районе Подкаменной Тунгуски. Действительно, и в том
и другом случае обязательно должен был произойти взрыв. Но нельзя
согласиться с выводами обоих авторов, так же как и с гипотезой А. П.
Казанцева о взрыве инопланетного корабля. Каждая из
предложенных гипотез не объясняет весь комплекс явлений,
наблюдавшихся при Тунгусской катастрофе. Попробуем возразить
авторам всех трех перечисленных гипотез. Начнем с гипотезы Н.
Домбковского. С нашей точки зрения, сколько бы взрывоопасного
газоконденсата не вытекло на поверхность Земли, взрыв не смог бы
стать столь грандиозным, чтобы приобрести характер явления
планетарного масштаба. Н. Домбковский сравнивает взрыв 1908 г. с
аналогичным, как ему кажется, по характеру взрывом газа,
происшедшим недавно в Башкирии. Однако Башкирский взрыв,
будучи очень сильным, все же имел локальный, отнюдь не
планетарный характер. Аналогичного характера возражения можно
высказать автору газоразрядного взрыва и тем более взрыва
инопланетного корабля. Теория газоразрядного взрыва
представляется нам физически хорошо обоснованной и
подтвержденной многочисленными свидетелями образования
огненного столба и последующих затем трех ударных волн. В этом ее
несомненное достоинство и сила. Но какой бы силы газоразрядный
взрыв или взрыв космического корабля не произошел, они остались
бы явлениями локального, хотя и очень интенсивного характера.

33.

История климата планеты и загрязнения окружающей среды "записана" в
Антарктике в виде замороженных годовых слоев снега, отложившихся здесь
аналогично годовым кольцам деревьев. О том, что Тунгусский взрыв приобрел
планетарный масштаб, свидетельствуют ледяные керны, взятые в Антарктиде
из наслоений льда, соответствующих периоду с 1908 по 1912 г.
По исследованиям американского ученого Р. Ганапати (1983), слои льда,
соответствующие отложениям с 1908 по 1912 г., содержат в четыре раза
больше редкого на Земле, но характерного для комет вещества - металла
иридия, чем в выше и ниже лежащих слоях льда. Кроме того, состав других
элементов в ледяных кернах этого периода, по исследованиям Ганапати,
типичен для космического вещества.
Ни одна из рассмотренных гипотез не рассматривает и не объясняет целую
группу световых явлений, возникших сразу после взрыва и наблюдавшихся
одновременно на огромной территории - по всей Западной Сибири,
Европейской части России и почти по всей Западной Европе. Перечислим эти
явления. С 30 июня по 3-4 июля ночи были поразительно светлыми,
наблюдались необыкновенно яркие, красочные зори, а также на всей
указанной громадной территории появились в большом количестве
серебристые облака. Перечисленные световые явления, с нашей точки зрения,
говорят в пользу гипотезы столкновения Земли с кометой или одним из ее
ядер. Необычайно светлые ночи обусловлены рассеянием солнечного света на
частицах газопылевого хвоста кометы, тянувшегося за нею на протяжении
всего следующего месяца. Даже в августе ночи были еще более светлые, чем
обычно в этих широтах в это время года. Выдвигавшееся в свое время против
гипотезы столкновения с кометой возражение заключалось в том, что очень
малые по размеру пылинки кометного хвоста, прошедшего на больших
высотах, не могли создать столь сильное рассеянное освещение. Однако
наблюдения с "Веги-2" показали, что комета Галлея окружена роем крупных
пылевых частиц, рассеяние на которых и обусловило весь комплекс
наблюдавшихся световых явлений.
Все высказанные выше соображения, так же как и возражения авторам
рассмотренных гипотез, с нашей точки зрения свидетельствуют в пользу
гипотезы столкновения Земли с небольшой кометой и, возможно, с одним из
ядер или других космических тел из "свиты" кометы Галлея.

34. Абдус Салам

САЛАМ (Salam), Абдус
род. 29 января 1926 г.
Нобелевская премия по физике, 1979 г.
совместно с Шелдоном Л. Глэшоу и Стивеном Вайнбергом
Пакистанский физик Абдус Салам родился в сельском городке Джанг и был сыном служащего
районного управления образования Мохаммада Хуссейна и Хаджиры Хуссейн. С. учился в
Правительственном колледже Пенджабского университета в Лахоре, который окончил в 1946
г. со степенью бакалавра. Затем он, добившись специальной стипендии, поступил в СентДжон-колледж Кембриджского университета в Англии, где в 1949 г. получил степень магистра
с наивысшим отличием по математике и физике. Он остается в Кембридже и в 1952 г.
защищает в Кавендишской лаборатории докторскую диссертацию по теоретической физике,
посвященную квантовой электродинамике. После опубликования диссертации в том же году
она привлекла к себе внимание всего международного физического сообщества.
В 1951 г. С. становится профессором математики Правительственного колледжа.
Первоначально он намеревался создать в Пакистане школу физиков-теоретиков, но вскоре
осознал, что не сможет успешно заниматься теоретической физикой, живя в столь большом
удалении от ведущих исследовательских центров Европы, и в 1954 г. вернулся в Кембридж в
качестве лектора по математике. С 1957 г. С. занимает кафедру теоретической физики в
Империал-колледже в Лондоне. Он является также директором Международного центра
теоретической физики в Триесте (Италия), основанном в 1964 г. для поощрения работ ученых
из развивающихся стран.
С середины 50-х гг. С. пытался построить единую теорию всех сил, наблюдаемых в природе,
т.е. решить задачу, восходящую еще к XIX в. В 1870-х гг. шотландский математик и физик
Джеймс Клерк Максвелл построил единую теорию электричества и магнетизма, сведя их к
единому взаимодействию – электромагнитному. Впоследствии физики пытались построить
теорию, которая охватывала бы не только электромагнетизм, но и гравитацию, а также
сильное и слабое взаимодействия (сильное взаимодействие удерживает вместе протоны и
нейтроны, образующие ядро атома; слабое взаимодействие расталкивает их). И сильное, и
слабое взаимодействия существенно отличаются от известных ранее сил. В то время как
гравитация и электромагнетизм имеют неограниченный радиус действия, сильное
взаимодействие эффективно только на расстояниях, не превышающих размеры атомного ядра
а слабое взаимодействие ощущается на еще меньших расстояниях.

35.

Новые теоретические идеи, за которые С., Шелдон Л. Глэшоу и Стивен Вайнберг
были удостоены Нобелевской премии, привели к построению теории,
объединившей электромагнетизм и слабое взаимодействие. Подобно
осуществленному Максвеллом объединению электричества и магнетизма, теория
Салама – Глэшоу Вайнберга позволила представить электромагнитное и слабое
взаимодействия как различные аспекты единого «электрослабого»
взаимодействия. В начале 60-х гг. С. и Глэшоу независимо друг от друга
предприняли попытку объединить электромагнетизм и слабое взаимодействие,
исходя из понятия, получившего название калибровочной симметрии. Под
калибровочной симметрией принято понимать свойства или соотношения,
остающиеся неизменными при изменении масштаба или начала отсчета
относительного измерения. В 1954 г. Янг Чжэньнин и Роберт Л. Миллс, работая в
Брукхейвенской национальной лаборатории, безуспешно пытались обобщить
принцип калибровочной симметрии, чтобы учесть сильное взаимодействие.
Однако полученные ими выводы послужили стимулом для последующей работы
С., Глэшоу и Вайнберга.
В 1960 г. Глэшоу выдвинул единую теорию электромагнетизма и слабого
взаимодействия, позволившую предсказать существование четырех частиц –
переносчиков взаимодействия- фотона (переносчика электромагнитного
взаимодействия) и трех частиц, получивших впоследствии названия W±, W– и Z0частиц (переносчиков слабого взаимодействия). Одна из основных трудностей в
теории Глэшоу проистекала из утверждения, что все частицы не имеют массы.
Согласно квантовой механике, радиус действия силы обратно пропорционален
массе частицы-переносчика. Следовательно, нулевая масса означает бесконечный
радиус для электромагнитного и слабого взаимодействий. Такому теоретическому
предсказанию противоречили экспериментальные данные.
он был сотрудником ООН, работая в качестве ученого секретаря Женевской
конференции по мирному использованию атомной энергии. С 1964 по 1975 г. он
состоял членом Консультативного комитета по науке и технике ООН, а в 1971 и
1972 гг. был председателем этого комитета. В 1981 г. С. возглавлял в качестве
председателя Консультативную комиссию по науке, технике и общественным
процессам при ЮНЕСКО, с 1972 по 1978 г. был вице-президентом
Международного союза теоретической и прикладной физики. Он состоял также
членом многих комиссий по образованию и науке в Пакистане, а в 1961 г. был

36.

Кроме Нобелевской премии, С. был удостоен медали
Максвелла Лондонского физического общества (1961), медали
Хьюза (1964) и Королевской медали (1978). Лондонского
королевского общества, медали Гутри Лондонского
физического института (1976), золотой медали Маттеуччи
Итальянской национальной академии наук (1978), медали
Джона Торренса Тейта Американского физического института
(1978), золотой медали имени Ломоносова АН СССР (1983), а
также других наград и отношений. С. состоит членом
Пакистанской академии наук. Лондонского королевского
общества, Шведской королевской академии наук. Папской
академии наук, он является также почетным или иностранным
членом Американской академии наук и искусств. Академии
наук СССР и американской Национальной академии наук, а
также других научных обществ. Он – обладатель почти
тридцати почетных ученых степеней, в том числе
Пенджабского, Эдинбургского, Бристольского. Кембриджского
университетов, Сити-колледжа при Нью-Йоркском городском
университете и университета в Глазго.

37.

Чтобы как-то исправить положение, Глэшоу постулировал для W±, W– и Z0частиц большие массы. Однако такая стратегия не привела к успеху, так как
после включения масс теория стала приводить к невозможным результатам,
например к предсказанию бесконечной интенсивности некоторых слабых
взаимодействий. Аналогичные проблемы, встретившиеся двумя
десятилетиями раньше в теории электромагнитного взаимодействия, были
решены с помощью математической процедуры, получившей название
перенормировки, но в случае электрослабого взаимодействия теория
перенормировки не позволяла устранить бесконечные интенсивности.
Проблема массивных W- и Z-частиц была решена через несколько лет, когда
Вайнберг, Салам и другие применили новые методы.
С. и Вайнберг, работая независимо и используя калибровочную симметрию
Шелдона Глэшоу, опубликовали соответственно в 1968 и 1967 гг. единую
теорию слабого и электромагнитного взаимодействий. С. и Вайнберг
предложили новый механизм, наделяющий массами W±, W– и Z0-частицы и
оставляющий безмассовыми фотоны. Основная идея этого механизма – так
называемое спонтанное (самопроизвольное) нарушение симметрии – берет
начало в физике твердого тела. Суть идеи С. пояснил на следующем
примере. Представим себе, что за круглым столом обедает группа людей.
Стол накрыт так, что перед каждым креслом стоит тарелка, а салфетки
разложены по периметру стола, посредине между тарелками. Сервировка
стола симметрична (справа и слева от каждого из обедающих на столе
лежит по салфетке), но стоит одному из сидящих за столом взять салфетку,
как симметрия нарушится. Если же салфетки возьмут все обедающие, то
симметрия может нарушиться, а может не нарушиться. Хотя выбор как
правой, так и левой салфетки одинаково приемлем, симметрия
восстановится только в том случае, если все сидящие за столом сделают
одинаковый выбор (т.е. все выберут салфетку справа от себя, или все
выберут салфетку слева от себя). В противном случае кто-то из сидящих за
столом останется без салфетки, а где-то в другом месте стола одна салфетка
останется неиспользованной, т.е. возникнет явная асимметрия.

38.

С. предположил, что калибровочная симметрия, связывающая электромагнитное и
слабое взаимодействия, спонтанно нарушается, когда уровень энергии
значительно изменяется. При очень высоких энергиях эти два взаимодействия
неразличимы. В этих условиях массы W-и Z-частиц не приводят к каким-либо
трудностям, так как массивные частицы могут быть рождены из имеющейся
энергии (Эквивалентность массы и энергии доказывается в созданной Альбертом
Эйнштейном в 1905 г. специальной теории относительности.) Но при низких
энергиях W- и Z-частицы (и, следовательно, слабые взаимодействия) встречаются
редко. Так как в земных условиях физика ограничена сравнительно низкими
энергиями, исследователи обратили внимание на различия между
электромагнитным и слабым взаимодействиями. В теории Вайнберга-Салама массы
W+, W– и Z0-частиц не вводятся искусственно, а возникают естественно из
механизма спонтанного нарушения симметрии. Оценки масс этих частиц могут
быть получены из самой теории. Каждая из двух W-частиц примерно в 80 раз
тяжелее протона, а Z-частица еще тяжелее.
И Вайнберг, и С. ожидали, что с помощью математической процедуры, известной
под названием перенормировки, им удастся получить конечные значения для всех
измеримых величин. Отчасти потому, что ни Вайнбергу, ни С. не удалось
подтвердить свои ожидания расчетами, их теория до 1971 г. привлекала мало
внимания. В 1971 г. датскому физику Герхарду Хоофту удалось существенно
продвинуться вперед методом перенормировки и в сотрудничестве с другими
теоретиками завершить доказательство этой теории. Еще через два года
исследователи из Фермиевской национальной ускорительной лаборатории близ
Чикаго и из ЦЕРНа (Европейского центра ядерных исследований) близ Женевы
открыли слабые нейтральные токи, тем самым подтвердив теорию, выдвинутую С.,
Глэшоу и Вайнбергом. В 1983 г. сами W- и Z-частицы были открыты в ЦЕРНе
Карло Руббиа и его сотрудниками.

39.

В 1979 г. С., Глэшоу и Вайнберг были удостоены Нобелевской премии по физике «за
вклад в теорию объединенного слабого и электромагнитного взаимодействия между
элементарными частицами, в том числе за предсказание слабого нейтрального тока».
В Нобелевской лекции С. выразил надежду на создание единой теории всех сил,
включая гравитацию и сильное взаимодействие. «Эйнштейн постиг природу
гравитационного заряда, – говорил он, – выразив его в терминах кривизны
пространства – времени. Можем ли мы понять природу других зарядов – природу
единого множества зарядов как целого – в терминах чего-то столь же глубокого?
Такова вкратце наша мечта, надежды на осуществление которой были существенно
подкреплены подтверждением предсказаний калибровочной теории».
Интересы С. далеко не ограничиваются рамками теоретической физики. С 1955 по
1958 г. он был сотрудником ООН, работая в качестве ученого секретаря Женевской
конференции по мирному использованию атомной энергии. С 1964 по 1975 г. он
состоял членом Консультативного комитета по науке и технике ООН, а в 1971 и 1972
гг. был председателем этого комитета. В 1981 г. С. возглавлял в качестве
председателя Консультативную комиссию по науке, технике и общественным
процессам при ЮНЕСКО, с 1972 по 1978 г. был вице-президентом Международного
союза теоретической и прикладной физики. Он состоял также членом многих
комиссий по образованию и науке в Пакистане, а в 1961 г. был назначен главным
научным советником при канцелярии президента Пакистана. На последнем посту С.
находился до 1974 г.
Кроме Нобелевской премии, С. был удостоен медали Максвелла Лондонского
физического общества (1961), медали Хьюза (1964) и Королевской медали (1978).
Лондонского королевского общества, медали Гутри Лондонского физического
института (1976), золотой медали Маттеуччи Итальянской национальной академии
наук (1978), медали Джона Торренса Тейта Американского физического института
(1978), золотой медали имени Ломоносова АН СССР (1983), а также других наград и
отношений. С. состоит членом Пакистанской академии наук. Лондонского
королевского общества, Шведской королевской академии наук. Папской академии
наук, он является также почетным или иностранным членом Американской академии
наук и искусств. Академии наук СССР и американской Национальной академии наук,
а также других научных обществ. Он – обладатель почти тридцати почетных ученых
степеней, в том числе Пенджабского, Эдинбургского, Бристольского. Кембриджского
университетов, Сити-колледжа при Нью-Йоркском городском университете и
университета в Глазго.
Назад

40. Шелдон Глэшоу

ГЛЭШОУ (Glashow), Шелдон Л.
род. 5 декабря 1932 г
Нобелевская премия по физике, 1979 г.
совместно с Абдусом Саламом и Стивеном Вайнбергом
Американский физик Шелдон Ли Глэшоу родился в Нью-Йорке. Он был младшим из трех
сыновей эмигрантов из Бобруйска Льюиса Глуховски и урожденной Беллы Рубин. Отец Г.,
основавший в Нью-Йорке процветающую контору по ремонту водопровода, изменил фамилию
на Глэшоу Г. учился в Средней школе наук в Бронксе. Одноклассниками его были Стивен
Вайнберг и Джеральд Файнберг, ставший потом физиком в Колумбийском университете. Г.
сохранил им признательность за то, что они пробудили в нем интерес к физике.
После получения диплома бакалавра наук в Корнеллском университете в 1954 г. Г. поступил
в аспирантуру при Гарвардском университете, которую закончил в 1959 г. Его диссертация
«Векторный мезон в распадах элементарных частиц» ("The Vector Meson in Elementary Particle
Decays") была написана под руководством Джулиуса С. Швингера, оказавшего большое
влияние на всю последующую научную деятельность Г. С 1958 по 1960 г. Г. был
стипендиатом Копенгагенского университета. Затем он провел год в качестве физикаисследователя Калифорнийского технологического института, после чего преподавал физику
в Станфордском университете, в Калифорнийском университете в Беркли. В 1967 г. Г.
возвратился в Гарвард, где в 1979 г. был назначен на кафедру физики имени Юджина
Хиггинса. На этом посту он пребывает до сих пор.
Значительная часть работ Г. посвящена проблеме объединения всех сил, наблюдаемых в
природе Ученые начала XIX в считали, что в природе действуют три различные и внешне
независимые силы гравитация, электричество и магнетизм. Прогресс в упрощении такой
точки зрения был достигнут в 60-е гг. прошлого столетия шотландским математиком и
физиком Джеймсом Клерком Максвеллом, показавшим, что электричество и магнетизм
представляют собой различные проявления одной и той же сущности, известной теперь под
названием электромагнитного поля Теория Максвелла позволила объяснить многое из того,
что прежде казалось загадочным (главным образом природу света), и предсказать
существование радиоволн. Она стала стимулом к созданию более общей теории, которая
позволила бы охватить все силы природы.

41.

В первые три десятилетия XX в. после открытия атомного ядра физики
узнали о существовании еще двух взаимодействий сильного,
удерживающего вместе протоны и нейтроны, образующие атомное ядро, и
слабого, приводящего к распаду ядра. Например, радиоактивный распад
нейтронов с испусканием бета-частиц (электронов) и нейтрино (процесс,
вносящий вклад в выделение энергии Солнцем) обусловлен слабым
взаимодействием. Однако и сильное, и слабое взаимодействия отличаются
от ранее известных сил в одном важном отношении гравитация и
электромагнетизм имеют неограниченный радиус действия, сильное же
взаимодействие эффективно только на расстояниях, не превышающих
размеры атомного ядра, а слабое взаимодействие – на еще меньших.
Новаторские теоретические идеи, за которые Г., Абдус Салам и Вайнберг
были удостоены Нобелевской премии, привели к объединению
электромагнетизма и слабого взаимодействия. Так же как и максвелловское
объединение электричества и магнетизма, электромагнетизм и слабое
взаимодействие в теории Глэшоу – Салама – Вайнберга рассматриваются как
различные аспекты единого «электрослабого» взаимодействия.
Предпринятая Г. в 1960 г. первая попытка объединения электромагнетизма
и слабого взаимодействия была основана на понятии так называемой
калибровочной симметрии. Аналогичную формулировку годом позже
предложил и Салам. В обыденной жизни мы называем предмет
симметричным, если он неотличим от своего зеркального отражения.
Физики ввели много других типов симметрии. Например, зарядовая
симметрия в электромагнетизме означает, что взаимодействие между двумя
частицами не изменяется, если все отрицательные заряды заменить
положительными и, наоборот, все положительные отрицательными.
Калибровочная симметрия присуща физическим свойствам или
соотношениям, которые остаются инвариантными при изменении масштаба
или опорной точки для относительных измерений. В 1954 г. Янг Чжэньнин и
Роберт Л. Миллс, работавшие в Брукхейвенской национальной лаборатории,
распространили принцип калибровочной симметрии на более сложную
физику сильного взаимодействия. Хотя их исследования так и не
превратились в рабочую теорию, они проложили путь для всех
последующих попыток описать фундаментальные взаимодействия, в том
числе Г., Вайнбергом и Саламом.

42.

В определенном смысле попытку, предпринятую Г. в 1960 г., объединить
электромагнетизм и слабое взаимодействие следует признать успешной, так как
его теория не только объединила эти силы, но и сделала их неразличимыми. Она
предсказывала существование четырех частиц – переносчиков взаимодействий.
Одну из них можно было бы отождествить с фотоном квантом света, который уже
был известен как переносчик электромагнитного взаимодействия. Остальные три
частицы, обозначенные W+, W и Z, предположительно были переносчиками
слабого взаимодействия материи. В теории 1960 г. все четыре частицы были
безмассовыми. В квантовой механике радиус взаимодействия обратно
пропорционален массе частицы-переносчика, поэтому нулевая масса соответствует
бесконечному радиусу взаимодействия. Таким образом, вопреки всем
экспериментальным данным теория Г. предполагала неограниченный радиус
взаимодействия не только для электромагнетизма, но и для слабого
взаимодействия.
Предложенная Г. калибровочная симметрия привела к еще одному
нетрадиционному выводу: когда две частицы обмениваются электромагнитным
взаимодействием, их электрические заряды не изменяются, так как фотон
(переносчик электромагнитного излучения) не является носителем электрического
заряда. Однако во всех известных в то время слабых взаимодействиях
осуществлялся перенос единичного электрического заряда, например,
распадающийся нейтрон (с 0 зарядом) мог порождать протон (с зарядом +1) и
электрон (с зарядом –1). Явления такого рода можно было бы объяснить обменом
частицами W+ и W– с зарядами, равными соответственно +1 и –1. Но введение
электрически нейтральной частицы Z означает, что некоторые слабые
взаимодействия должны происходить без обмена зарядом, как при
электромагнитном взаимодействии Предсказание событий, называемых слабыми
нейтральными токами, впоследствии стало решающей экспериментальной
проверкой объединенных теорий.
Г. попытался исправить основной недостаток своей теории бесконечный радиус
слабого взаимодействия, постулируя большие массы частиц W+, W– и Z0. Однако
такая стратегия не имела успеха если включить массы, то теория приводила к
невозможным результатам, например к бесконечной интенсивности некоторых
слабых взаимодействий. Аналогичные проблемы, возникшие двумя десятилетиями
раньше, были разрешены с помощью математической процедуры, называемой
перенормировкой, но в случае слабого взаимодействия перенормировка «не
срабатывала». Проблема массивных частиц W и Z была решена через несколько
лет, когда Вайнберг, Салам и другие ученые применили новые методы.

43.

Работая независимо друг от друга в 1967 и 1968 гг., Вайнберг и Салам создали
объединенную теорию слабого и электромагнитного взаимодействий на основе той
самой калибровочной симметрии, которой пользовался Г. Теория Вайнберга – Салама
также утверждала существование четырех частиц-переносчиков, но для придания масс
частицам W+, W– и Z0 и нулевой массы фотону авторы ввели новый механизм. Идея
этого механизма, называемого спонтанным нарушением симметрии, берет начало в
физике твердого тела. В последствии частицы W и Z были обнаружены
экспериментально Карло Руббиа среди продуктов реакций, возникающих при
столкновениях частиц, разогнанных до высоких энергий на ускорителе.
В 1979 г. Г., Саламу и Вайнбергу была присуждена Нобелевская премия по физике «за
вклад в объединенную теорию слабых и электромагнитных взаимодействий между
элементарными частицами, в том числе за предсказание слабых нейтральных токов». В
своей Нобелевской лекции Г. поделился воспоминаниями о тех днях, когда Джулиус
Швингер впервые побудил его заняться поиском объединенных взаимодействий «В 1956
г., когда я делал свои первые шаги в теоретической физике, теория элементарных
частиц напоминала лоскутное одеяло Электродинамика, сильные и слабые
взаимодействия были совершенно самостоятельными дисциплинами, преподававшимися
и изучавшимися в полном отрыве друг от друга. Последовательной теории, которая бы
объединяла все взаимодействия, тогда не существовало». И далее заметил «С тех пор
многое изменилось... Теперь мы располагаем теорией, которая представляет собой
цельное произведение искусства лоскутное одеяло превратилось в гобелен».
Помимо работ по слабому и электромагнитному взаимодействиям Г. внес важный вклад
и в понимание сильного взаимодействия В 40-х и 50-х гг. в экспериментах на
ускорителях высоких энергий было открыто много короткоживущих частиц, связанных с
протоном и нейтроном, к 1969 г. было известно более 100 частиц, которые все
считались одинаково элементарными. Многих физиков такая ситуация не
удовлетворяла. И в 1963 г. Марри Гелл-Манн и американский физик Джордж Цвейг
предложили способ, позволяющий уменьшить число фундаментальных частиц,
необходимых для теории материи. Они высказали гипотезу и о том, что протон, нейтрон
и все известные их «родственники» могут быть сложными частицами, состоящими из
нескольких более фундаментальных частиц, которые Гелл-Манн назвал кварками.
Между собой кварки должны быть связаны сильным взаимодействием.

44.

В первоначальном варианте теории Гелл-Манна было три типа кварков: икварки (от англ. up – верхние), (d-кварки (от англ. down – нижние) и s-кварки
(от англ. strange – странные). Через год, когда кварковая модель все еще
оставалась чисто умозрительной, Г. совместно с физиком Джеймсом Д.
Бьоркеном предложил ввести четвертый кварк c. Г. назвал его очарованным
кварком (charm), поскольку тот действовал подобно волшебным чарам,
позволяя устранить некоторые явления, предсказываемые трехкварковой
теорией, но в действительности ненаблюдаемые. В 1970 г. Г. вместе с Джоном
Илиопулосом и Лучиано Маиани выдвинули еще более сильные аргументы в
пользу существования очарованного кварка. Частицы, содержащие эти кварки,
были открыты в 1974 г. Предвидение Г. получило экспериментальное
подтверждение.
Став лауреатом Нобелевской премии, Г. продолжает преподавать и заниматься
исследовательской работой в Гарварде. Он предпринял попытку построить
теорию, объединяющую сильное и электрослабое взаимодействия. В 1987 г. Г.
(вместе с Джоном Н. Бахколлом из принстонского Института фундаментальных
исследований) сообщил о более низких оценках массы нейтрино. Новые
оценки, основанные на анализе взрыва сверхновой звезды, свидетельствуют о
том, что масса всех нейтрино недостаточна для обращения расширения
Вселенной, как предполагали некоторые ученые.
В 1972 г. Г. женился на Джоан Ширли Александер; у них родилось трое сыновей
и дочь. Г. удостоен медали Дж. Роберта Оппенгеймера университета Майами
(1977) и Джорджа Ледли Гарвардского университета (1978) и почетных
степеней университета Йешива и университета Аикс-Марселя. Г. состоит членом
Американского физического общества. Американской академии наук и искусств
и Национальной академии наук США.
Назад

45. Отсутствие антивещества во Вселенной остается загадкой

Новые измерения, проведенные в Стэндфордском исследовательском
центре (Калифорния), где установлен линейный ускоритель
элементарных частиц, позволили ученым продвинуться в понимании
того, почему во вселенной вещество преобладает над антивеществом.
Результаты эксперимента подтверждают сделанные ранее теоретиками
предположения о нарушении баланса вещества и антивещества в
природе. Однако ученые говорят, что проведенные исследования
поставили больше вопросов, чем ответов: опыты с ускорителем не
могут дать полного объяснения, почему в космосе так много вещества
- миллиарды галактик, наполненных звездами и планетами.
В результате Большого взрыва должно было образоваться одинаковое
количество вещества и антивещества, которые затем аннигилировали.
Однако наблюдаемая нами Вселенная заполнена только веществом, а
антивеществa до сих пор в больших количествах обнаружить не
удалось. В земных условиях ученым удалось "приручить"
антивещество - теперь в лабораториях можно получать античастицы, а
в Европейском Центре Ядерных Исследований (СERN) после 15 лет
работы по проекту ATRAP удалось даже создать и сохранить
простейшие атомы антивещества - атомы антиводорода.

46.

Ученым из Стенфорда в серии экспериментов на линейном ускорителе удалось точно
измерить параметр, отражающий степень асимметрии между веществом и антивеществом.
Физики наблюдали эффект, называемый несохранением комбинированной четности. Для
наблюдения такого эффекта ученые изучали B-мезоны и анти-B-мезоны, частицы с очень
коротким периодом жизни порядка триллионных долей секунды. Миллионы B-мезонов и
анти-B-мезонов возникали в результате столкновения в ускорителе пучков электронов и
позитронов. Первые результаты были получены в 2001 году, и они четко
продемонстрировали несохранение комбинированной четности у B-мезонов.
"Это было важным открытием, но необходимо собрать еще очень много данных, чтобы
убедиться в факте существования показателя асимметрии в качестве фундаментальной
константы квантовой физики, - считает Стюарт Смит (Stewart Smith) из Принстонского
университета. - Эти результаты потребовали трех лет интенсивных исследований и
анализа 88 миллионов событий".
Новые измерения согласуются с так называемой "стандартной моделью", которая
описывает элементарные частицы и их взаимодействие. Подтвержденная степень
несохранения комбинированной четности сама по себе недостаточна для объяснения
преобладания вещества над антивеществом во Вселенной.
"Судя по всему, кроме несохранения комбинированной четности есть и другие
фундаментальные причины, которые вызвали в итоге преобладание во Вселенной
вещества, превратившегося в звезды, планеты и живые организмы, - прокомментировал
Хассан Джоэри (Hassan Jawahery), сотрудник университета в Мериленде - В будущем мы,
возможно, сможем понять эти скрытые процессы и ответить на вопрос, что привело
Вселенную к ее нынешнему состоянию, и это будет самое захватывающее открытие".
Назад

47.

Позитрон
Что такое позитрон?
В 1932 г. в журнале «Science» появилась коротенькая заметка Андерсона, в
которой он сообщал об открытии им в составе космического излучения новой
частицы. Эта частица имеет такую же массу, как и электрон, но в отличие от
последнего обладает не отрицательным, а положительным единичным
зарядом, таким же, каким обладает протон.
Открытие было столь же неожиданным, как и сделанное незадолго до этого
открытие нейтрона. Появилась новая частица, которая по своим данным
массе и заряду - относится к числу простейших частиц, являющихся, так
сказать, «кирпичиками мироздания». Такие частицы часто называют
«элементарными частицами» термин, которым мы будем пользоваться в
дальнейшем. Однако не надо забывать, что этот термин имеет условный
характер, ибо то, что мы называем «элементарной частицей»,может в
действительности оказаться сложным образованием. Лишь на данном этапе
наших знаний, когда ничего неизвестно о строении таких частиц, мы можем
их принимать за «элементарные».
До 1932 г. мы были знакомы с двумя простейшими, т. е. элементарными,
частицами - протоном, массу которого принимали за единицу (точнее, за
1,00758), и электроном, масса которого в 1836 раз меньше массы протона.
Заряд обеих элементарных частиц равен по величине и противоположен по
знаку. Электрон - носитель отрицательного заряда, а протон положительного.
.Правда, было не совсем ясно, к какому разряду относить альфа-частицы.

48.

из четырёх протонов и двух электронов. С одной стороны,
выдающаяся роль альфа-частиц в явлениях радиоактивности, в
превращениях атомных ядер говорит какбудто бы за то, что эти
частицы принадлежат к числу элементарных. С другой стороны,
основываясь на том, ,что масса и заряд альфа-частиц кратны массе
и заряду других элементарных частиц, можно было думать, что
альфа-частицы являются сложными образованиями, построенными
из элементарных частиц.
Затем на арене физики появилась новая элементарная частица нейтрон, обладающая массой, равной единице, но лишённая вовсе
электрического заряда. «Кирпичиков мироздания» стало по крайней
мере три.
И вот появилось новое известие о том, что существует ещё один
тип элементарных частиц. Следует отметить, что сообщение
Андерсона было опубликовано не в научном, а в научно-популярном
журнале. Повидимому, сам он считал, что накопленных им данных
ещё недостаточно, чтобы смело говорить о сделанном открытии.
Лишь после работ Блэкетта и Оккиалини, полностью подтвердивших
правильность наблюдений Андерсона, стало ясно, что новое
открытие есть реальный факт. В научных кругах (да и не только в
научных) громко заговорили о том, что в составе космического
излучения обнаружены новые элементарные частицы, никогда ранее
в земных условиях не наблюдавшиеся.
"