Пристрій мікросвіту, Хроніки науки
Хроніки науки
Пристрій мікросвіту
Щоб уявити «пристрій» мікросвіту, необхідно з високою точністю знати багато його характеристик. Наприклад, дуже важливо точно знати, чому дорівнює заряд електрона.
Електрон — це атом електрики, заряди всіх інших частинок можуть бути в ціле число разів більші за його. Досі не знайшли частинок із дробовим електричним зарядом: передбачалося, що такий дробовий заряд має бути у кварків, але поки що їх не виявили ні в космічних променях, ні в місячному ґрунті, ні за допомогою прискорювачів.
У всіх перетвореннях елементарних частинок залишається справедливим закон збереження заряду. Досі не спостерігалися процеси, в яких порушувався цей закон. Так, наприклад, розпад електрона на інші частки був би можливий лише за порушення закону збереження заряду. Оцінивши час життя електрона, можна оцінити, з якою ймовірністю порушився цей закон.
Оцінку було отримано у шістдесятих роках. Якби електрон був нестабільний, то розпад електрона, який в атомі займав місце десь у близькій до ядра електронній оболонці, зробив би це місце вільним, і на нього одразу перескочив би електрон з більш віддаленої оболонки. Такий перехід у важких атомах відповідає випромінюванню атомів гамма-кванту.
Вчені спробували виявити подібне спонтанне випромінювання, спускаючись для цього в шахту на глибину 385 метрів (щоб не заважали космічні промені).
Ці експерименти дозволили стверджувати, що електрони не розпадаються, принаймні час життя електрона більше 2*10 22 років.
Час життя протона понад 10-28 років. За сучасними даними, вік Всесвіту -10 9 років.
Із закону збереження заряду випливає вимога: заряд електрона має бутиточно дорівнює заряду позитрона, а гамма-квант, що народжується при їх анігіляції, повинен бути нейтральний.
В даний час можна стверджувати, що заряд гамма-кванту дійсно дорівнює нулю, принаймні він свідомо в 10 16 разів менше, ніж заряд електрона. А з якою точністю можна стверджувати, що нейтральний нейтрон чи атом?
На це питання відповіли експерименти щодо відхилення пучка нейтронів (або атомів) у сильному електростатичному полі. Найточніші експерименти показали, що й існує заряд у нейтрона, він заздалегідь у 2*10 18 разів менше, ніж заряд електрона, а заряд нейтрального атома завідомо ще тисячу разів менше.
Такими є експериментальні межі, що визначають нашу впевненість у тому, що частки нейтральні.