Нужно сказать еще об одном необыкновенном следствии из теории относительности. Разгоняемые естественными космическими полями или «руками» ускорителей частицы при увеличении скорости наращивают свою… массу. Теория ставит предел всем скоростям в природе. Это — скорость света. По мере приближения к ней энергия, расходуемая на разгон частицы, «вынуждена» идти не на рост скорости, в, выходит, на рост массы.

Этот факт при малых скоростях окружающих нас предметов остается незамеченным — так ничтожен эффект. Но для легеньких элементарных частиц это выглядит совершенно по-иному. Их масса словно разбухает в десятки, сотни раз.

Все сказанное о «переходах» массы в энергию и обратно надежно подтверждается в опытах. К сожалению, самый «яркий» и убедительный из них — взрыв атомной или водородной бомбы.

Можно ли поймать кварк?

Что происходит на «выходе» из ускорителя? Этот огромный современный прибор, служащий для изучения микроскопических частиц, прежде всего разгоняет их с помощью электрического и магнитного полей. А вот когда частицы уже «набрали» необходимую энергию, их выводят из ускорительных колец и направляют на мишени.

Что бывает, если обычный снаряд попал в цель? Ясное дело, взрыв. Так и элементарные частички — электроны, протоны и даже заряженные ядра атомов, — ударив по мишени, вызывают малюсенькие «взрывы». Только разлетаются здесь не осколки металлического снаряда, а рожденные при ударе новые частицы.

Чтобы зафиксировать результаты этой «бомбардировки», мишень окружают большим количеством детекторов. Это приборы, которые «ловят» вылетевшие при ударе о мишень частички, измеряют их скорость, массу, энергию, заряд. Таким образом собирают сведения о всех деталях взаимодействия и устройства частиц. Каких только хитроумных изобретений ни придумали инженеры и физики! Весь арсенал классической и современной науки работает при создании детекторов.

Не будь ускорителей и детекторов, не удалось бы еще глубже заглянуть в строение материи. Разве электрон, протон, нейтрон — частички, составляющие атом и его ядро — самые крохотные «дольки» вещества? Исследования на ускорителях ответили — нет!

По всей видимости, элементарные, простейшие частицы вовсе не так просты. То есть они сами состоят из еще более мелких «деталек», названных кварками. Природа и здесь преподнесла нам сюрприз: хоть кварки и «сидят» внутри частиц, «выманить» их оттуда невозможно. Чем-то это похоже на строительство из блоков — каждый блок состоит из деталей, но они так сцементированы, что разъединить их нельзя.

Отчего неуловимы нейтрино?

А сколько всего «элементарных» частиц? За последнее столетие их обнаружили несколько сотен, причем очень разных, непохожих друг на друга — целый зоопарк. Об одной из них, совсем удивительной, стоит рассказать особо.

Изучая ядерные реакции, физики столкнулись с довольно хитрой загадкой. В каких-то случаях не сходились концы с концами, возникала, говоря языком торговцев, недостача энергии. Но допустить, что нарушается закон ее сохранения, ученые не могли. Пришлось даже изобрести, выдумать особую частичку, которая будто бы уносила с собой вот эту недостаточную энергию. Назвали ее нейтрино, что в переводе с итальянского означает «нейтрончик». Дело в том, что частичка эта нейтральна, не имеет заряда, и «поймать» ее, обнаружить обычными способами нельзя.

Двадцать долгих лет нейтрино существовало лишь теоретически, «в голове». Возникали вполне естественные сомнения в том, что она вообще может быть. И только когда были созданы ядерные реакторы, стало возможным найти ее следы. По этим следам, как детективы, ученые восстанавливали картину событий, в которых принимают участие нейтрино.