Тахионы
обойти эту трудность, экспериментаторы из Принстона использовали остроумную схему, которая позволяла каждому рожденному тахиону двигаться сквозь область, свободную от вещества, но содержащую электрическое поле. Электрическое поле передает энергию заряженным частицам, но в случае обычных частиц этот факт не приводит к излучению заметных количеств света. В то же время для тахиона, проходящего участок пути с включенным электрическим полем, за счет получаемой от него энергии достигается равновесие между этой энергией и энергией, теряемой на излучение. В силу этого он будет продолжать излучать фотоны примерно одинаковой равновесной энергии. Меняя значение напряженности поля, экспериментаторы могли выбрать эту равновесную энергию так, чтобы она соответствовала излучению фотонов видимого света. Это должно было позволить без труда наблюдать это излучение.
В своих экспериментах Альвагер и Крайслер использовали γ-кванты от радиоактивного цезиевого источника. Эти фотоны высокой энергии попадали в свинцовый экран, который препятствовал попаданию их непосредственно в детектор. За экраном находилась область высокого вакуума, содержавшая две параллельные пластины, между которыми создавалось электрическое поле (рис. 7.4). Пары заряженных тахионов могли порождаться фотонами при прохождении последних через свинец, и некоторые из них должны были проникнуть (поскольку при ускорении они теряют энергию) в область между пластинами. Для обнаружения фотонов, излучаемых тахионами, пересекающими эту область, использовался фотоумножитель.
В проведенных экспериментах не было зарегистрировано излучение Черенкова и поэтому не были получены данные, свидетельствующие о рождении тахионов. Точнее говоря, было установлено, что вероятность рождения тахионных пар составляет менее одной десятитысячной от известной вероятности рождения электрон-позитронных пар фотонами несколько более высокой энергии. Соотношение между массой и энергией тахионов делает в высшей степени маловероятным предположение, что эта вероятность может сильно зависеть либо от энергии фотона, либо от массы тахиона. Следовательно, если отбросить пока одно уточнение, которое обсуждается ниже, можно сказать, что тахионы с зарядом, близким по величине к заряду электрона, просто не существуют. Тахионы с зарядами, отличающимися от заряда электрона более чем в два раза в большую сторону или в десять раз в меньшую сторону, в данном случае, вероятно, вообще нельзя обнаружить. Конечно, незаряженные тахионы, не испускающие излучения Черенкова, вовсе не могли наблюдаться в этих экспериментах.
Уточнение, которое следует сделать в этих выводах, связано с тем, что тахионы, быть может, способны терять энергию за счет других процессов, помимо излучения Черенкова. Одна из таких возможностей — распад отдельного тахиона на несколько тахионов, каждый из которых обладает меньшей энергией. Если существуют и другие механизмы энергетических потерь, то интенсивность реально испущенного излучения Черенкова может быть меньше предполагаемой. Поэтому значение верхнего предела для вероятности рождения тахионов может оказаться слишком заниженным. По этой причине, а также потому, что мы, вообще говоря, находимся в неведении относительно возможных типов взаимодействия тахионов с обычным веществом, было бы желательно исследовать тахионы так, чтобы результаты исследования не зависели от того, какие взаимодействия испытывают тахионы после рождения.
Такой эксперимент был выполнен недавно группой сотрудников Колумбийского университета, в которую входили Чарльз Балтэй, Ральф Линскер, Ноэль К. Иех и Дж. Фейнберг.
Исследования этой группы, выполненные на примере аннигиляции антипротонов с протонами, не дали ни одного примера рождения тахионов и привели к столь же низкому пределу вероятности рождения их в этой реакции. В каждом из экспериментов одиночные тахионы могли бы родиться, только если квадрат их массы оказался бы в определенной области его значений. Поэтому данные эксперименты могут служить проверкой возможности рождения отдельных тахионов только для частиц со значениями квадрата массы в этой определенной области.
Однако есть некоторые основания утверждать, что рождение одиночных тахионов вообще запрещено, точно так же как запрещено рождение одиночных электронов без появления других сходных с ним частиц. Вместе с тем рождение двух тахионов или тахион - антитахионной пары не является столь же запрещенным процессом. Подобные случаи рождения двух частиц могут происходить в любом эксперименте, независимо от того, чему равен квадрат массы отдельного тахиона. Поэтому из выполненных экспериментов в действительности следует довольно резкое ограничение на рождение одиночных тахионов любой массы, за исключением таких значений масс, которые столь близки к нулю, что их можно в пределах ошибок эксперимента считать положительными.
Таким образом, оба прямых экспериментальных исследования по обнаружению тахионов, проведенные до сих пор, дали отрицательные результаты. Косвенные соображения также имеют тенденцию к дальнейшему ограничению возможных взаимодействий тахионов. Согласно одному из этих соображений, если заряженные тахионы существуют, то фотон должен быть нестабильным и распадаться через некоторое время на пару заряженных тахионов.
Между тем, как известно, фотоны миллиарды лет путешествуют в межгалактическом пространстве и при этом не распадаются. Это означает, что если заряженные тахионы вообще существуют, то либо их заряд по величине на много порядков меньше заряда электрона, в силу чего они взаимодействуют с фотонами очень слабо, либо квадрат их массы очень близок к нулю, что делает задачу распознавания их среди обычных частиц очень трудной. Аналогичные выводы, исходя из косвенных аргументов, можно сделать относительно весьма слабых взаимодействий нейтральных тахионов.
Возможность того, что тахионы существуют, но совсем не взаимодействуют с обычными частицами, не должна нас интересовать. Если они не взаимодействуют с объектами, входящими в состав нашей измерительной аппаратуры, у нас не будет никакой возможности обнаружить их, и с нашей точки зрения это означает то же самое, как если бы они вообще не существовали.
Перейти на страницу: 1 2 3 4 5