Загадочный монополь

Полвека призрачного существования. Вглядываясь в «лики» обитателей микромира, физики уже давно подметили, что необыкновенно разные по массе, времени жизни и другим свойствам элементарные частицы имеют совершенно одинаковый электрический заряд, в точности равный заряду электрона.Единственное объяснение этому удивительному экспериментальному факту дал в 1931 г. выдающийся физик-теоретик П. Дирак. Его замечательное уравнение для электрона, лежащее в основе электродинамики, впервые распахнуло двери в антимир. Оно неожиданно для всех предсказало существование «положительного электрона» — позитрона. И оно же позволило Дираку сделать еще один важный вывод о возможности существования частицы с магнитным зарядом — так называемого монополя.

Если монополи — реальность, то согласно теории они должны были бы стать полным магнитным эквивалентом зарядов электрических. Могли бы, например, порознь существовать «северные» и «южные» магнитные заряды.

В это трудно было поверить. Никому еще не удавалось получить отдельный северный или южный полюс. Но после того как в 1932 г. Андерсон обнаружил в камере Вильсона позитрон, доверие к монополям Дирака резко возросло. Надо было действовать, и физики ринулись на поиски новых частиц.

С тех пор прошло полвека, а проблема монополя Дирака еще не решена ни в какую сторону: не доказано ни его наличие, ни его отсутствие. Нет и иных конкурирующих с ней гипотез. Подобно призраку монополь дразнит воображение и заставляет физиков время от времени пускаться на его поиски. Сложилась странная ситуация. До сих пор было известно, что все магнитные явления возникают в результате движения электрических зарядов. Мы уже говорили о том, что магнитные линии индукции нигде не начинаются и не кончаются — они замкнуты на себя. Они не имеют источника. Это действительно так. Но обратите внимание: электрические и магнитные явления обнаруживают заметную ассиметрию.

В самом деле, одних электрических зарядов оказывается достаточно для создания как электричества, так и магнетизма. Для возникновения магнетизма электрические заряды должны прийти в движение, а сами по себе заряды даже в состоянии покоя порождают электрические явления. Стало быть, электричество имеет источник — электрический заряд, а магнетизм имеет источником лишь электричество. Получается, что электричество как будто вполне может обойтись без магнетизма, а магнетизм без электричества — нет.

А что говорит теория? Не содержит ли она нечто оправдывающее преимущество электричества перед магнетизмом? Именно это и решил выяснить Дирак. Такого преимущества не оказалось. Как классическая, так и квантовая электродинамика (в которой многие видят прообраз будущей теории элементарных частиц) «не возражали» против симметрии в электрических и магнитных явлениях. В природе могли бы также существовать элементарные источники магнитных явлений, элементарные магнитные заряды. Но человек не может предписывать природе законы. Электрические заряды обнаружены в избытке, магнитных никто никогда еще не наблюдал.

А может быть, ищут не то? Или не там? Наконец известно ли что-нибудь физикам об этой загадочной частице?

Основные свойства монополя подсказал сам Дирак. Он показал, что если монополь существует, то его магнитный заряд  должен быть связан с единичным электрическим зарядом е соотношением ц. = 68,5 еп, где п — произвольное целое число.

Таким образом, по Дираку, минимальное значение магнитного заряда в 68,5 раз больше единичного электрического заряда, т. е. заряда электрона. Стало быть, сила взаимодействия двух магнитных зарядов в (68,5)2«4700 раз больше, чем сила взаимодействия электронов. А это значит, что движущийся с околосветовой скоростью монополь должен ионизировать атомы окружающей среды в 4700 раз сильнее, чем электрон.

Заряд — важнейшая улика, скрыть которую невозможно. След монополя должен быть совершенно отчетливо виден в трековом детекторе. Попади он в фотоэмульсию, он оставил бы в ней такой же густой и толстый след, какой оставляет тяжелое ядро.

И еще. Монополь со столь большим зарядом должен легко подчиниться влиянию магнитного поля. Он должен очень легко приобретать энергию в магнитном поле. Например, пройдя путь 1 см в сравнительно небольшом поле индукцией 0,1 Тл, монополь приобретает энергию примерно 2 • 107 эВ. Даже слабое поле Земли будет действовать на него так же, как действует на электрон электрическое поле £ = 107 В/м.

Вы можете оставить комментарий, или Трекбэк с вашего сайта.

Оставить комментарий

Вы должны Войти, чтобы оставить комментарий.