"Юрий Чирков. Охота за кварками (Серия "Эврика")" - читать интересную книгу автора

Итак, очень многие жаждали поймать хотя бы один кварк. И дело это вроде
бы не должно было доставить много хлопот: кварки же ведь существа весьма
экзотичные, и выделить их будет несложно.
Главное - у кварков дробный электрический заряд (дробным, кстати,
является и их барионный заряд; + 1/3), что и должно существенно облегчить
их наблюдение. Эта дробность не позволяет им исчезнуть: распасться на
обычные частицы (электроны, например), обладающие целым или нулевым
зарядом. Иначе нарушился бы закон сохранения зарядов - один из
краеугольных камней физики. Все эти рассуждения значили одно: кварки
должны быть стабильными частицами. Если они существуют, то должны быть
везде.
И их, как только была выдвинута кварковая гипотеза, принялись искать
повсюду - на поверхности Земли, в океанах, в космических лучах, на
ускорителях элементарных частиц.
Но, допустим, кварк у нас в руках: в той горстке материи, что мы
держим. Как отличить его от других частиц? Какой для этого использовать
метод?
И здесь вспомнили про то, как был измерен заряд электрона. Сделал это в
1911 году американский физикэкспериментатор Р. Милликен (1868-1953).
Р. Милликен был ученым с некоторыми странностями. Он один из немногих,
кто упорно пытался примирить религию и науку. В колледже (другой пример
эксцентричности) он специализировался по греческому языку и в физику
влюбился только в университетские годы. Но уж зато экспериментатором Р.
Милликен был первоклассным.
Дж. Томсон, мы помним, открыл электрон, а вот измерил его заряд, да еще
с прецизионной точностью, именно Р. Милликен. За это в 1923 году он был
удостоен Нобелевской премии. Его опыт был элегантен, красив, точен, наивно
прост и стал добротной классикой. Ученый изучал падение заряженных капелек
в электрическом поле конденсатора.
Опыты эти были начаты в 1906 году. Вначале бралась крохотная
электрически заряженная водяная капелька.
Вниз ее тянуло поле тяжести, вверх - электрическое поле.
Неудача первых опытов состояла в том, что ничтожно малые кайли воды
быстро испарялись, и уменьшение их веса вносило погрешность в расчеты.
Поэтому в 1911 году ученый начал экспериментировать с каплями масла: тут
испарение уже не вносило больших осложнений.
Капельки масла (проводились и опыты с ртутными шариками) у Р. Милликена
были настолько легкими (они весили 10^-11 - 10^-12 грамма), что изменение
их количества электричества всего лишь на один электрон (тоже лилипут: его
заряд 10^-19 кулона) уже заметно влияло на скорость их падения.
Заряжение капель производилось их облучением X (икс)-лучами (так
вначале называли лучи Рентгена).
При этом менялся электрический "вес" капельки: капли начинали падать
быстрее пли медленнее. В определенных условиях их можно было заставить
даже подниматься вверх.
Минимальное изменение в движении капли было обусловлено прибавлением
пли вычитанием уже далее неделимой порции заряда. Ее (заряд электрона) и
вычислил Р. Милликен, окончательно доказав атомарную (корпускулярную)
природу электричества.
Эти опыты и вспомнили прежде всего, когда начались энергичные розыски