КОЛЕБАТЕЛЬНЫЕ И ВОЛНОВЫЕ ПРОЦЕССЫ. ИСАКОВ А.Я. ИСАКОВА В.В.
Колебательные и волновые процессы. Исаков А.Я., Исакова В.В.





____________________________________________________________________________

Правило соответствия электронов

Первое, что следует сделать, когда потеряна одна из симметрий, — это немедленно вернуться к списку известных или предполагаемых симметрий и задать вопрос, не потеряны ли еще какие-нибудь. Мы не упоминали еще одну операцию из нашего списка, вопрос о которой должен неизбежно возникнуть, — отношение между веществом и антивеществом. Дирак предсказал, что в дополнение к электронам должна существовать еще одна частица, названная позитроном (открытая в КАЛТЕХ`е Андерсоном), которая связана с электроном. Все свойства этих двух частиц подчиняются определенным правилам соответствия: энергии их равны, массы равны, заряды противоположны, но самое важное, когда эти частицы сталкиваются, они могут уничтожить друг друга (аннигилировать), превратив всю свою массу в энергию, скажем, у-лучей. Позитрон называют античастицей по отношению к электрону, и перечисленные свойства являются характеристиками частицы и ее античастицы. Это было ясно из утверждения Дирака, что все остальные частицы в мире тоже должны иметь соответствующие античастицы. Например, для протона должен существовать антипротон, который теперь обозначается через р. У антипротона должен быть отрицательный заряд и такая же масса, как у протона, и т. д. Наиболее важным свойством является то, что при столкновении протон и антипротон могут уничтожить друг друга. Мы делаем на этом акцент по той причине, что люди не понимают, когда мы говорим, что существуют нейтрон и антинейтрон. Они говорят: «Нейтрон нейтрален, как же может существовать заряд, противоположный ему?» Колебательные и волновые процессы. Исаков А.Я., Исакова В.В. Приставка «анти» означает не просто противоположный заряд, она учитывает определенный набор свойств, значительная часть которых носит противоположный характер. Антинейтрон отличается от нейтрона следующим образом: столкнем два нейтрона, они так и останутся двумя нейтронами, но если мы столкнем нейтрон с антинейтроном, они уничтожат друг друга со взрывом высвобожденной энергии в виде разных л-мезонов, у-квантов и всякой всячины.
Теперь, когда мы имеем антинейтроны, антипротоны и антиэлектроны, мы в принципе можем составить антиатом. Они еще не созданы, но в принципе это возможно. Колебательные и волновые процессы. Исаков А.Я., Исакова В.В. Например, атом водорода имеет в центре протон, вокруг которого вращается электрон. Представим, что мы смогли создать где-то антипротон с вращающимся вокруг позитроном, будет ли он вращаться? Ну, прежде всего, антипротон электрически отрицателен, а позитрон положителен, так что они притягивают друг друга с соответствующей силой, а поскольку массы у них одинаковы с протоном и электроном, то одинаковым будет и всё остальное. Один из принципов симметрии в физике таков, как показывают уравнения, что если, например, часы были сделаны из вещества, а потом мы делаем такие же часы из антивещества, то они будут идти абсолютно одинаково. (Разумеется, если мы сблизим одни часы с другими, они уничтожат друг друга, но это уже другое дело.)
Немедленно возникает вопрос: мы можем сделать из вещества двое часов, одни из которых «левосторонние», а другие «правосторонние». Мы можем сделать не простые часы, а такие, которые содержат кобальт, магниты и детекторы электронов, которые определяют присутствие электронов р-распада и подсчитывают их. Каждый раз, когда регистрируюется электрон, секундная стрелка передвигается на одно деление вперед. Тогда зеркально отраженные часы, получая меньшее число электронов, не будут идти с той же скоростью. Так что мы, очевидно, можем сделать двое часов таким образом, что левосторонние не будут согласовываться с правосторонними. Давайте сделаем из вещества часы, которые назовем стандартными правосторонними часами. Теперь давайте сделаем, также из вещества, часы, которые назовем левосторонними. Мы только что установили, что обычно они ведут себя не одинаково; до того знаменитого открытия считали, что они будут вести себя одинаково. Теперь предположим также, что вещество и антивещество эквивалентны. То есть, если мы сделаем из антивещества точно такие же правосторонние часы, они будут вести себя как правосторонние часы из вещества, то же самое относится к левосторонним часам. Другими словами, вначале полагали, что все четверо часов будут вести себя одинаково; теперь мы, конечно, знаем, правосторонние и левосторонние часы из вещества — не одно и то же. Следовательно, можно предположить, что правосторонние и левосторонние часы из антивещества — также не одно и то же.
Возникает очевидный вопрос: есть ли пара часов, которые идут одинаково? Другими словами, ведет ли себя правостороннее вещество так же, как правостороннее антивещество?Колебательные и волновые процессы. Исаков А.Я., Исакова В.В. Или же правостороннее вещество ведет себя так же, как левостороннее антивещество? Эксперименты с p-распадом, но позитрон -ным распадом вместо электронного, указывают, что такая связь имеется: «правое» вещество ведет себя так же, как «левое» антивещество.
Значит, в конце концов право-левая симметрия все таки выдерживается! Если мы создадим левосторонние часы, но сделаем их из другого вида вещества — антивещества, они будут идти точно так же. Следовательно, получилось так, что вместо двух независимых правил в нашем списке симметрий, мы получили одно новое комбинированное правило, утверждающее, что «правостороннее» вещество симметрично «левостороннему» антивеществу.
Так что, если наш марсианин сделан из антивещества, и мы дадим ему указания, как сделать «правостороннюю» модель нашего тела, он, конечно, поступит наоборот. Что может случиться потом, после долгих переговоров, когда мы научим друг друга строить космические корабли и, наконец, встретимся в космосе на полпути между нами? Мы уже успели изучить обычаи и привычки друг друга, и вот мы спешим навстречу, протягивая руку для рукопожатия. И если он протянул вам левую руку — берегитесь!