Квантовая теория поля под угрозой

Если будет доказано, что электрон способен делиться пополам, физикам придется пересмотреть квантовую теорию, которая до сих пор удовлетворительно объясняла устройство мира.

Среди крупных научных достижений, которые может принести наступающие новый год и столетие, есть одно, способное вызвать сильнейшие головные боли у сотен физиков-теоретиков во всем мире. Если 35-летнему британскому специалисту по жидкому гелию Хамфри Мерису удастся доказать свое предположение о том, что электрон не является элементарной частицей, он произведет революцию в квантовой физике. Более того, Мерис утверждает, что более 30 лет назад физики из Массачусетса уже подтвердили делимость электрона, сами того не подозревая.

Согласно общепринятым представлениям, вещество в нашем мире состоит из многочисленных частиц, одни из которых несут электрический заряд, а другие нет. Некоторые частицы состоят из других, более мелких частиц. Однако считается, что элементарные частицы не могут делиться пополам. То есть, хотя нейтрон и может распадаться на протон, электрон и нейтрино, он не в состоянии распасться на два пол-нейтрона.

Революционность идеи Мериса состоит в том, что, согласно его расчетам, при особых условиях электрон может распадаться на два пол-электрона, названные им электрино. Термин "электрино" нов для англоязычной физики. Однако в русском языке он уже имеет хождение. Несколько отечественных физиков-теоретиков используют его для обозначения частиц, вводимых ими для построения, например, так называемой единой теории физики.

По предположению Мериса, деление электрона пополам происходит на основе его волновых свойств, которые до сих пор принимались в расчет только как математическая функция, а не как физическая реальность. Волновая функция описывает, в частности, вероятность нахождения электрона в определенном месте. В маловозбужденном состоянии функция имеет сферическую форму. Это значит, что вероятность нахождения электрона практически одинакова для всех точек его орбиты. Чем более возбужденным становится электрон, тем более гантелеобразную форму принимает его волновая функция. При этом вероятность его нахождения в вершинах гантели резко возрастает.

Если жидкий гелий довести до температуры, близкой к абсолютному нулю, образуются микроскопические пузырьки, выхватывающие электроны с их волновыми функциями из атомов и дрейфующие вместе с ними по жидкому гелию. Расчеты Мериса показывают, что, облучая пузырьки инфракрасным светом, можно добиться их разделения на два пузырька, каждый из которых будет иметь по части волновой функции электрона. Эти новые пузырьки могут двигаться самостоятельно по жидкому гелию.

Любопытно, что за последние 30 лет физики осуществили несколько экспериментов, результаты которых могут быть пока что объяснены только теорией Мериса. Так, несколько раз был проведен эксперимент, при котором жидкий гелий, помещенный в электрическом поле, облучали лазером. Сила тока измерялась перед облучением и во время облучения. До сих пор не удавалось толком объяснить ее усиление. Возможно, теперь Мерис нашел объяснение. По его словам, под действием лазера электроны приходят в сверхвозбужденное состояние, каждый пузырек делится на два намного более мобильных. Хотя общий заряд электронов остается прежним, меньшие пузырьки двигаются быстрее, и сила тока возрастает.

Мерис готовит свой собственный эксперимент, чтобы проверить свои предположения. Если они подтвердятся, придется пересмотреть всю квантовую теорию поля, которая до сих пор хорошо объясняла окружающий мир. При этом волновые функции элементарных частиц превратятся из математического инструмента в реальность, с которой придется считаться и которую необходимо будет тщательно изучать.

Если делимость электрона подтвердится, возникнут совершенно новые возможности для электроники, химии и других отраслей промышленности. Пока что даже сам Мерис не может вообразить себе, как будет выглядеть электротехника, использующая половинные заряды. Есть предположения, что дробные заряды электрона могут открыть путь к своеобразным телепатическим связям.

перейти к началу страницы