Как же они ошибались! Несколько лет спустя все снова перевернулось. Другие физики, изучая космические излучения, открыли мюон. «Кто это заказал?» – выпалил будущий нобелевский лауреат Айзек Раби.
«Мюон совсем не вписывался в общую схему. Эта частица вызвала шок. С нее началось совершенно новое направление в физике элементарных частиц», – рассказывает Сара Страндберг.
С открытием мюона физики осознали, что существуют другие элементарные частицы, помимо тех, из которых состоят атомы и обычная материя. Многие из этих частиц существуют столь краткий период, могут распадаться за миллионную долю секунды, что ученым пришлось пойти иным путем: создавать их, чтобы изучить. В 1950–1960-х годах физики строили огромные ускорители заряженных частиц. Там различные частицы сталкивали друг с другом, чтобы создавать и таким образом идентифицировать новые частицы, доселе неизвестные миру.
«Их обнаружили огромное количество, как говорится, целый зоопарк частиц. Вдруг оказалось, что все так сложно – это большой стресс для физика, который хочет сделать мир проще и понятнее», – смеется Сара.
Потом, когда физики научились объяснять свойства частиц как различные комбинации небольшого количества составляющих, все же удалось навести порядок. Этим почти неизмеримым микроскопическим частицам дали название «кварк» – по выражению из романа Джеймса Джойса «Поминки по Финнегану». Кварки такие маленькие, что до сих пор технически невозможно узнать, состоят ли они, в свою очередь, из еще более мелких частиц.
Сара достает схему частиц размером с банковскую карту, чтобы я поняла все остальное. На этой шпаргалке изображена «Стандартная модель» того, как мы (в данный момент времени) можем описать материю и устройство Вселенной. Я смотрю на клеточки с различными частицами, которые ученые заполняли в течение многих лет. После крошечных верхних и нижних кварков, из которых состоят протоны и нейтроны в глубине атома, ученые со временем добавили другие: очарованный кварк, истинный кварк, странный кварк, прелестный кварк. Голова уже слегка кружится, потому что параллельно Сара рассказывает мне про три типа их взаимодействия и указывает на новую семью элементарных частиц, у которых тоже есть свои названия и которые являются частицами – переносчиками взаимодействий между различными частицами.
Кто сказал, что физику свойственно стремление к упрощениям?
Сара особо выделяет фотон – частицу света, квант электромагнитного излучения.
«До того как ее открыли, считалось, что свет имеет волнообразную природу, однако свет – это тоже частицы. Когда две электрически заряженные частицы узнают друг друга, они обмениваются фотонами».