Первое гиперъядро

"Звездная вспышка", запечатленная на этой фотографии, изображает распад тяжелой космической частицы при столкновении ее с ядром серебра или брома в фотографической эмульсии. Для физиков, привыкших иметь дело с микрофотографиями треков космических частиц, эта картина не представляет ничего необычного. Гораздо интереснее маленькая "звездочка" внизу справа: именно благодаря ей были открыты гиперъядра.

Камера Вильсона на протяжении нескольких десятилетий оставалась основным инструментом исследования в ядерной физике, но это не единственный тип детекторов. Фотографические эмульсии также широко использовались для регистрации заряженных частиц. Первые микрофотографии треков частиц были получены в 1914 г.; однако эмульсии, специально предназначенные для ядерной физики, появились лишь к 1935 г., и в течение последующего десятилетия они непрерывно совершенствовались. Многие физики пользовались новыми эмульсиями, но, по-видимому, наибольших успехов здесь достигла группа ученых, работавших под руководством Сесиля Пауэлла в Бристольском университете.

В этих работах принимали участие и два польских физика, Ежи Пневский и Мариан Даныш. Во время одного из научных запусков, осуществленного в Бристоле в 1952 г., они поместили на аэростате фотографические пластинки. Анализируя результаты, они заключили по длине трека между распадами А к В, что здесь зарегистрировано событие особой важности. Приходящая по траектории р частица распадается в точке А более чем на двадцать осколков. Далее все говорит о том, что осколок h, распадающийся в точке В, имеет "чрезвычайно длительный" период распада - три миллионных доли микросекунды. Если бы событие В соответствовало спонтанному распаду, то длина трека была бы гораздо меньше и соответственно время жизни частицы в 108 раз короче.

Почти все объяснения, которые естественно напрашивались в этом случае, оказались несостоятельными. Можно было, например, допустить, что трек h не имеет никакого отношения к распаду Б, и объяснить совпадение конца одного события с началом другого простой случайностью. Однако вероятность подобного совпадения не превышает 10^-7. Можно было предположить также, что событие В представляет собой такое же столкновение космической частицы с ядром эмульсии, как и событие А. Но между этими событиями есть существенное различие:, хотя из А выходит множество лучей, один из них точно является продолжением траектории р, хотя и характеризуется меньшей кинетической энергией. Осколок же h останавливается "как вкопанный", будто он потерял разом всю свою кинетическую энергию.

Таким образом, совершенно очевидно, что в точке В имеет место истинный распад, происшедший с некоторой задержкой. Известно, что резкое возбуждение протонов и нейтронов в обычном ядре должно привести к очень быстрому распаду. На основании подобных рассуждений Даныш и Пневский пришли к выводу, что событие В представляет собой распад ядра, содержащего одну из странных частиц (см. Странные частицы), а именно гиперон, время жизни которого точно соответствует длине трека h.) Они выдвигали и другую гипотезу, согласно которой распад обусловлен пионом, захваченным на электронную орбиту вокруг ядра; однако другие наблюдения, проведенные в 1953 г., не подтвердили эту идею.)

К счастью, еще один "замедленный распад" был выявлен в ходе аналогичного запуска аэростата группой Д. Тидмана из Имперского колледжа в Лондоне. Теперь случайность совпадения события В с концом трека h уже полностью исключалась. Как и польские физики, английские ученые решили, что наиболее правдоподобным объяснением следует считать присутствие в ядре нейтральной К-частицы, которую сейчас называют ламбда-гиперон. Существование гиперонов было к тому времени общепризнанным, но о том, что гипероны могут быть связаны внутри атомного ядра, даже не подозревали. Так были открыты гиперъядра, а менее чем через три года это открытие привело к введению нового квантового числа - странности.

1952 г. Аэростат; высота 28 км М. Даныш и Е. Пневский Пакет ядерной эмульсии 'Илфорд G5'. Е. Пневский, Варшавский университет, Польша. [63, 231, 248, 278]