По остроумному замечания известного итальянского физика Ферми, даже само название «элементарные» скорее характеризует уровень наших знаний об этих частицах, чем их свойства и строение.
«АРИФМЕТИКА» ПРЕВРАЩЕНИЯ ЭЛЕМЕНТАРНЫХ ЧАСТИЦ
(Объяснение к таблице на цветной вкладке)
В таблице на цветной вкладке собраны известные на сегодняшний день элементарные частицы. Еще не все из них обнаружены. Антинейтрона и антигиперонов никто еще не наблюдал, но в существовании их почти нет сомнений.
В зависимости от своей массы частицы разбиваются на три группы: легкие (лептоны), мезоны и тяжелые (барионы). Несколько особняком стоит фотон, который не имеет массы покоя. Он образует как бы нулевую группу.
Обратите внимание на предпоследний столбец. В нем указана продолжительность «жизни» частицы. Вы заметили, что некоторые из них живут «бесконечно» долго? Это устойчивые, стабильные частицы: фотон, нейтрино, электрон и протон. Нейтрон тоже следует считать «живучим» по атомным масштабам. Он существует в среднем 20 минут.
Но жизнь большинства элементарных частиц измеряется миллионными и даже миллиардными долями секунды. Это неустойчивые, нестабильные частицы. Они сами собой распадаются на более легкие стабильные.
Распад нестабильных частиц происходит по определенным законам. При распаде масса образующихся частиц всегда меньше массы исходной частицы. Но не думайте, что здесь нарушается закон сохранения материи. Распад всегда сопровождается выделением некоторого количества энергии, эквивалентного «исчезнувшей» массе.
Вторая закономерность распада: сохранение заряда распадающейся частицы.
«Арифметика» элементарных частиц, возможные процессы их превращений также приведены в таблице и нарисованы на разбросанных… листах.
Возможен и обратный процесс: превращение легких частиц в более тяжелые. Для этого необходимо столкновение частиц, обладающих определенной энергией. Принципиально возможны превращения любых элементарных частиц в любые другие. Однако эти взаимопревращения ограничиваются законами сохранения, не допускающих произвольно придуманных реакций. Возможны лишь те, у которых выполняются законы сохранения количества движения, законы сохранения электрического заряда и еще целый ряд подобных законов сохранения.
Советская наука и техника. Информации
ПОЛЕТ ПО ШОССЕ
…Небо было совершенно ясным, но вдруг откуда-то раздались рокочущие раскаты грома. Они приближались с непонятной быстротой, и вот молнией сверкнул странный аппарат. Это первый советский спортивный реактивный автомобиль, созданный коллективом Горьковского автозавода имени Молотова.
У реактивного автомобиля много преимуществ перед обычным автомобилем с поршневым двигателем. Вращающий момент вала такого двигателя почти не изменяется, а ведь условия работы автомобиля разнообразны. Поэтому без дополнительных устройств обычный автомобиль не смог бы преодолеть крутые подъемы или плохую дорогу. Такими устройствами являются сцепление и коробка передач. Они сильно утяжеляют автомобиль и усложняют управление им. Другое дело реактивный автомобиль. Ему не нужны дополнительные механизмы. На машине установлен турбореактивный двигатель, принцип работы которого не отличается от авиационного. Струя воздуха проходит через прикрытые решетками боковые отверстия и смешивается с распыляемым горючим. Образующиеся при горении газы выбрасываются через хвостовое отверстие и толкают машину вперед.
Бак с горючим помещается в передней части автомобиля, а двигатель отнесен назад, за кабину водителя. Изящная каплеобразная форма помогает машине преодолевать сопротивление воздуха. Новый автомобиль развивает скорость в 300 километров в час.
Конструктор А. А. Смолин рассказал ребятам о создании этого замечательного автомобиля.
«УКБ-3.6»
Шахтный ствол — центральная «дорога» шахты. По нему спускаются в шахту и поднимаются из нее люди и механизмы, по нему же выдается на-гора уголь. С шахтного ствола начинается сооружение шахты.
До сих пор в забое работало большое количество людей. Механизмы не освобождали их полностью от тяжелого физического труда.
Установка «УКБ-3.6» (установка колонкового бурения, диаметром 3,6 м), созданная коллективом института Гипрошахтостроймаш, в корне меняет методы проходки шахтных стволов. В забое не работает больше ни одного человека, а обслуживание установки с поверхности земли осуществляют всего 13 человек.
Принцип работы машины не нов. Им давно пользуются при разведке недр, доставая с помощью полого бура из глубин столбики породы, называемые кернами.
В новой установке бур — это огромный стальной стакан без дна, высота его 5 м, а диаметр 3,6 м.
Он подвешен на тросах и поднимается мощной лебедкой. По окружности нижнего торца бура расположено 12 режущих устройств — шарошек. После запуска мотора бур начинает вращаться и шарошки вгрызаются в породу. Когда бур погрузится на всю свою высоту, из его нижней части специальные приспособления выдвинут режущие устройства, которые подрежут керн, находящийся в буре. После этого бур вместе с керном извлекается на поверхность. Керн отвозится на платформе (фото внизу) к мечу выгрузки, а бур вновь погружается в ствол.
За месяц эта первая в мире установка проходит до 80 м ствола. Установка позволяет осуществить проходку стволов до 500-метровой глубины.
Как было изготовлено звездное вещество
Олег Писаржевский
(Окончание)
Если ионизованный газ (лишенные электронов атомы становятся заряженными, то-есть превращаются в ионы) поместить в сильное магнитное поле, то поперек силовых линий этого магнитного поля движение частиц сильно ограничится. Практически каждая частица сможет двигаться вдоль силовых линий.
Таким образом, силовое поле может играть роль своеобразной стенки, мешающей частицам двигаться в заранее определенном направлении.
Так появилась надежда на осуществимость поставленной задачи. По шутливому выражению одного из физиков, своеобразный «котелок для супа» был найден. Без этого вообще вряд ли имело смысл браться за стряпню. Однако теперь нужно было придумать, как его нагреть.
Способ разогрева до нескольких миллионов градусов столбика разреженного дейтерия в трубке нашла группа физиков во главе с Л. А. Арцимовичем и М. А. Леонтовичем. Это решение кажется естественным и простым, но здесь есть что-то от простоты фарадеевских опытов. Разве не от простого помахивания проволокой перед магнитом родилась современная электротехника!..
Есть один старый опыт, который иногда демонстрируют на школьных занятиях. Если ток одного направления пустить по двум параллельным проволочкам, то они стремятся сойтись: магнитное поле их стягивает. Это происходит потому, что магнитное поле стремится сжать ток.
Но ведь ток, протекающий в трубке с газообразным дейтерием, это не что иное, как движущиеся частицы самого газа, и в то же время это самый заправский ток, который взаимодействует с собственным магнитным полем и в результате этого сжимается. Но так как в данном случае ток образован частицами газа[3], то под воздействием магнитного поля происходит сжатие самого вещества к центру, к оси прибора, в котором все это происходит. Именно так осуществляется та «термоизоляция», о которой мы только что говорили. Она происходит «сама по себе». Термоизоляция эта вакуумная. Собирая частицы к центру, ток не дает им взаимодействовать со стенками трубки; у этих стенок практически образуется пустота.
Но самое интересное это то, что одновременно достигается и главная цель. Сжимающий ток можно рассматривать как своего рода цилиндрический поршень.
В описываемом мною эксперименте причудливо переплетаются самые новейшие атомные чудеса с обыденной школьной механикой. Как мы знаем хотя бы по опыту накачивания велосипедных камер, газ, которому при сжатии сообщается дополнительная энергия, нагревается. В разрядной трубке, наполненной дейтерием, газ также нагревается за счет этого же эффекта.
На одном из рисунков, который остался на память от нашей беседы, стрелками показано направление движения тока; разбросанные кое-где точки изображают газ. Так как ток притягивается к центру трубки, он сжимается, отходит от стенок и вытягивается в тонкий шнур, который, — да простят мне исследователи эту поэтическую вольность! — я и назвал вначале молнией из плазмы — звездного вещества.
