Читать онлайн «Эврика-87». Страница 78

Экспериментаторы ищут другие методы измерения потока нейтрино, приходящего на Землю. Часто предлагалось использовать в качестве мишени для нейтринного детектора ядро лития. Изотоп лития, взаимодействуя с нейтрино, образует радиоактивное ядро бериллия. Можно использовать в детекторе водный раствор соли хлористого лития, но это связано со многими трудностями.

В Институте ядерных исследований АН СССР предложили использовать в качестве мишени в нейтринном детекторе металлический литий, что позволит резко уменьшить объем самого детектора и снимет ряд других сложных проблем.

В металлическом детекторе, как и в любом другом, нужно решить сложную задачу: извлечь из лития буквально несколько атомов бериллия, которые образуются в нем под действием солнечных нейтрино. Исследователи показали, что если помещенный в металлический стакан литий расплавить в вакууме (литий очень активный химический элемент), а затем одновременно его охлаждать и продавливать через фильтр в дне стакана, то на фильтре собирается практически весь бериллий. Очевидно, бериллий в литиэвом слитке присутствует в виде соединений с кислородом и азотом - окисла и нитрида, которые кристаллизуются и выпадают в осадок раньше, чем литий. Поэтому жидкий литий проходит через фильтр, а бериллий на нем остается. Чтобы доказать эффективность предложенного метода, экспериментаторы облучили на циклотроне слиток лития весом 60 граммов. Энергичные протоны пронизывали образец и "нарабатывали" бериллий во всем объеме. После того как облученный образец расплавили и профильтровали, на фильтре собралось 98 процентов бериллия. Значит, предложенный метод позволит эффективно извлекать из лития практически все атомы бериллия, которые "нарабатывают" солнечные нейтрино. На следующем этапе "промежуточного" эксперимента новую методику предполагают испробовать на мишени из металлического лития массой 100 килограммов. Полномасштабный эксперимент потребует десятки тонн лития.

"Сверхсветовой мир"

Можно ли путешествовать во времени? Не мысленно, как это делают писатели-фантасты, а по-настоящему - с помощью определенных технических средств? Или, по крайней мере, построить "хроноскоп", который позволял бы рассматривать детали прошлого подобно тому, как микроскоп позволяет разглядывать мелкие детали в пространстве? Теория относительности научила нас, как ускорять и замедлять время. Теперь, казалось бы, остался один шаг - научиться его поворачивать. Что мешает этому? Только лишь наше неуменье, недостаток знаний или же какие-то фундаментальные законы? Физика XX века уже приучила нас к мысли, что многое из считавшегося ранее принципиально недопустимым может происходить в каких-то особых, специфических условиях. Действительно, формулы теоретической физики подсказывают, что, если бы удалось создать генератор лучей, обгоняющих свет, мы смогли бы высвечивать цепочки событий в обратном направлении - от настоящего в прошлое, а опыты на ускорителях элементарных частиц обнаружили явления, где противопоставление прошлого и будущего приводит к неоднозначности. Может, все же удастся создать "машину времени" и "хроноскоп" хотя бы в микромире? Поиском ответов на эти вопросы заняты многие физические лаборатории.

Скорость и время

В старой, ньютоновской физике время абсолютно - показания часов не зависят ни от скорости их движения, ни от каких-либо других причин. Часы на башне собора и в движущемся дилижансе всегда показывают одно и то же время. Иначе ведет себя время в современной физике быстродвижущихся тел. Стрелки перемещающихся часов идут медленнее неподвижных, их отставание будет тем заметнее, чем больше скорость движения.

Правда, даже для космических кораблей, пересекающих сегодня просторы космоса, отставание времени еще очень мало и станет ощутимым, когда их скорости возрастут по крайней мере в несколько сот раз. Но вот в мире элементарных частиц эффект замедления времени весьма заметен. Например, время жизни покоящегося мюмезона - около миллионной доли секунды, ничтожный миг; далее мю-мезон распадается на более легкие частицы. Однако быстрый мю-мезон, рожденный космической частицей в высотных слоях атмосферы, становится долгожителем. Он живет так долго, что успевает пройти сквозь всю толщу воздуха и распадается лишь глубоко под землей. Пользуясь эффектом замедления времени, физики транспортируют пучки ускоренных короткоживущих частиц на большие расстояния.

Подобное оборудование имеется во многих физических лабораториях.

Если движется не только наблюдаемое тело, но и сам наблюдатель, то его скорость тоже влияет на длительность происходящих с телом событий.

Например, длительность события будет различной в зависимости от того, наблюдают его с космодрома или с борта стремительно летящей ракеты.

Однако порядок событий, то есть какое из них произошло раньше, а какое позднее, во всех случаях остается неизменным. Выбором системы координат движущейся или неподвижнойможно сократить или, наоборот, растянуть продолжительность события, но направления времени изменить нельзя.

Для объяснения наблюдаемой в опытах зависимости времени (и размеров тел) от скорости движения в начале нашего века была создана новая наука-теория относительности, само название которой говорит об относительности определенных физических величин. Эта теория прекрасно согласуется с экспериментом и является фундаментом современной физики.

Хотя теория относительности создана на основе "достоверных явлений", протекающих со скоростями, меньшими или равными скорости света, в ее формулах нет никаких условий или ограничений, запрещающих их применение в "засветовой области" - при сверхсветовых скоростях. И вот тут обнаружилась замечательная особенность этих формул. Они приводят к заключению, что в процессах с участием "сверхсветовых тел" от скорости зависит не только длительность, но и сам временной порядок событий! Пилот одной ракеты скажет, что событие А произошло раньше события Б, а пилот второй ракеты, движущейся с иной скоростью, увидит их в обратном порядке.

Время для этих наблюдателей будет идти в противоположных направлениях, то, что для одного прошлое, для другого - будущее. Это похоже на то, как если бы в кино прокрутили пленку в обратном направлении. И нельзя сказать, какое направление времени истинное, как нельзя установить, какая сторона является правой, а какая - левой. Для меня это - правая, а для стоящего лицом ко мне человека - левая.

И мы оба правы - относительность!

Временная динамика сверхсветовых явлений разительно отличается от того, к чему мы привыкли в "досветовом мире". В процессах, протекающих быстрее света, подходящим выбором системы координат можно обратить время вспять. Получается, что сверхсветовые частицы - это объекты, свободно путешествующие во времени. Давняя мечта фантастов!

Но вот существуют ли в природе такие частицы? Как и где следует их искать? И вообще, не приводит ли предположение о сверхсветовых скоростях к противоречию с другими положениями современной физической теории, ведь не все же гипотезы физиков реализуются в природе... С другой стороны, если сверхсветовых скоростей нет, то это, в свою очередь, потребует объяснения: может быть, за этим кроется какой-то новый физический закон?

Факты и предположения

В научно-фантастическом романе С. Снегова "Люди как боги" звездолеты летают с любыми скоростями - в пять, десять, сто раз быстрее света!

Среди созвездий они ведут себя, как грузовик на узкой улице: развернулся в созвездии Персея, задним ходом углубился в соседнее шаровое скопление, оттуда устремился в созвездие Плеяд... Феерическая картина! А собственно, почему это невозможно?

Правда, в любом учебнике физики можно найти утверждение, что в природе существует некоторая максимальная скорость. Это скорость света в вакууме. Считается, что ни одно тело не может двигаться быстрее. Однако это всего лишь постулат, теоретическая гипотеза. То, что в эксперименте еще никогда не встречались сверхсветовые скорости, нельзя рассматривать как их стопроцентный запрет. Не встречались при одних условиях, могут встретиться при других. Пока не найдены законы, которые это исключают, вопрос остается открытым.

Большинство физиков сегодня склоняется к мнению, что сверхсветовых скоростей в природе нет, тем не менее вопрос продолжает беспокоить. В журналах нет-нет да и вспыхивает снова дискуссия о сверхсветовых явлениях.

Один аспирант составил список статей по этой проблеме, их оказалось более полутора тысяч! И основная часть появилась в журналах в последние десятьпятнадцать лет.

Действительно, что ограничивает скорость движения? Ведь скорость света, мгновенная по сравнению со скоростями, с которыми нам приходится иметь дело в нашей повседневной жизни, оказывается весьма скромной при переходе к космическим масштабам.