Есть книги легкие для прочтения, есть сложные. Книга Рэя Джаявардхана "Охотники за нейтрино", определенно, относится ко второй категории.
Книга описывает колоссальный труд десятков исследователей-физиков, которые потратили всю свою жизнь на поиск и изучение одной из самых неуловимых частиц во Вселенной. Специалисты предположили существование нейтрино еще в 1930 году, когда озаботились проблемой радиоактивного распада. В 1914 году Джеймс Чедвик обнаружил, что во время бета-распада, то есть потери атомом одного электрона, все потерянные электроны имеют разную энергию. А этого быть не должно, если работает закон сохранения энергии - электроны должны вылетать одинаковой энергии, если только у них кто-то эту энергию не забирает. Для спасения закона сохранения энергии Вольфгангом Паули была предложена новая частица, которая играла бы роль воришки в этом процессе. Так было впервые предсказано существование новой неизвестной ранее скромной частицы.
"...я предпринял отчаянную попытку спасти «обменную статистику» и закон сохранения энергии. Именно, имеется возможность того, что в ядрах существуют электрически нейтральные частицы, которые я буду называть «нейтронами» и которые обладают спином ½… Непрерывный β-спектр тогда стал бы понятным, если предположить, что при β-распаде вместе с электроном испускается ещё и «нейтрон», таким образом, что сумма энергий «нейтрона» и электрона остаётся постоянной.
Я признаю, что такой выход может показаться на первый взгляд маловероятным… Однако, не рискнув, не выиграешь."
Обращу внимание, в итоге нейтроном назвали другую частицу, которую открыли совсем вскоре. Нейтроны образуют вместе с протонами ядра атомов. А предсказанная Паули частица в работах 1933—1934 годов итальянца Энрико Ферми на итальянский манер была названа «нейтрино», то есть "нейтрончик".
Осталось только найти эти частицы. Каждую секунду через площадку на Земле площадью в 1 см² проходит около 60 миллиардов нейтрино, однако детектировать их невероятно сложно, поскольку они практически не взаимодействуют с веществом. Чтобы их все-таки поймать, начали стоить громадные сооружения. Исследовательская станция IceCube, построенная совсем близко к Южному полюсу, пытается уловить нейтрино, летящие к Земле от Солнца. Все такие станции строят глубоко под землей или льдом, чтобы не мешали помехи от космических лучей. Нейтрино этих глубин достигают без труда, и более того, они чаще всего проходят сквозь планету, не задев ни единого атома.
Масштабы проектов по поиску нейтрино поражают. Глубина нейтринной обсерватории "Ледяной куб" - почти 3 километра. Пять с лишним тысяч датчиков погружены в многовековой лед, где на глубине из-за высокого давления вытесняются все, даже мельчайшие пузырьки воздуха, и лед становится кристально чистым. Когда нейтрино от Солнца с малой вероятностью все-таки сталкивается с каким-то атомом в толще льда, то датчики улавливают крохотную вспышку света, которая сопровождает этот процесс. Зачастую таких вспышек может быть лишь несколько в год.
Или такие же сооружения в глубоких шахтах, например, лаборатория SNOLAB, которая располагается на глубине 2 км в никелевом руднике. Туда исследователи спускаются вместе с шахтерами, только шахтеры выходят раньше из лифта, а ученые спускаются еще глубже. Потом идут 1,5 км по грязному туннелю, чтобы попасть в научный комплекс (очень напоминает фильм "Обитель зла"). А затем, после такого путешествия, они входят в сверх-стерильную зону, где предварительно принимают душ, переодеваются, и с них сдувают все лишние частицы, вплоть до последней пылинки.
Или нейтринный детектор "Super-Kamiokande" в Японии, где на глубине в 1 км в цинковой шахте регистрируют нейтроны после взрывов далеких сверхновых.
Но вернемся к книге. Автор начинает довольно бодро, описывая свое погружение в обсерваторию IceCube, разворачивает мысль, что же ищут исследователи, и подводит читателя к проблеме неуловимого нейтрино. Описывает концепции, ключевых ученых, их жизнь и историю работы, как они пришли к идее нейтрино. Читатель начинает радоваться, что все разложено по полочкам, и плавный темп повествования позволяет понять мотивы и процесс исследований. Но затем автора начинает нести.
Автор очень быстро начинает вводить новые термины: фермионы, лептоны, кварки, бозоны, мюоны, спины, электронные нейтрино, мюонные нейтрино, тау-нейтрино, антинейтрино тех же категорий, антиэлектроны, они же позитроны, нуклоны. Даже я, более менее подкованный читатель, начал подтормаживать.
Еще более усугубляет проблему манера повествования. Каждый раз, когда автор вводит новую фамилию очередного ученого (поверьте, их там много), он прерывает основную линию сюжета, и начинает описывать нового персонажа прямо с детства: где учился, любил рисовать или плавать, с кем дружил, ловил ли птичек. Я начинал тонуть в море лишней информации, которая в и так непростой для восприятия книге делает ее еще сложнее. Приведу пример стандартного ввода в повествование нового ученого:
"Этим теоретиком-чародеем был дерзкий молодой гений, начинающий физик по имени Вольфганг Паули
Паули родился в Вене в 1900 г. и вырос в атмосфере, где всегда приветствовалось обсуждение с детьми серьезных вопросов... У мальчика Вольфи было счастливое детство - он проводил время за играми с младшей сестрой, подолгу гулял в лесу... В школе одного низенького учителя, который обладал способностью откуда ни возьмись очутиться прямо в компании школьников, Паули прозвал U-Boot (подводная лодка)..."
И так с каждым ученым, которые идут порой один за одним. Автор любит мешать фамилии, термины, названия установок и их расположение. Попробуйте прочитать с первого раза:
"Следует отметить, что еще около 10 лет назад поступило сообщение о том, что безнейтринный двойной бета-распад удалось обнаружить. С таким заявлением выступила небольшая группа физиков под руководством Ханса Клапдор-Кляйнгротхауса из Гейдельбергского института ядерной физики им. Макса Планка в Германии..."
Порой автор делает неожиданные логические выводы, например, в одном из экспериментов по поиску нейтрино датчики решили установить под водой в попытке услышать характерный "хлопок" нейтрино, столкнувшегося с очередным атомом. Но обнаружили, что океан - достаточно шумное место, и вместо нейтрино исследователи слышали китов. Теперь эти детекторы используют биологи для отслеживания миграции морских существ, из чего Рэй Джаявардхан делает вывод, что "нейтрино могут приоткрыть для нас тайны подводного мира".
Подводя итог, я не могу сказать, что книга была неинтересна. Она показывает удивительный труд великих людей, отдавших свою жизнь науке, благодаря которым мы узнали о мире многократно больше. Она показывает их терпение, их слезы, когда спустя 30 лет после предположения о существовании нейтрино их наконец обнаруживает другая исследовательская группа. Облегчение физика-теоретика в тот момент, когда наконец сходятся данные с его математической моделью, из-за которой над ним смеялись десятилетиями.
Однако манера подачи автора настолько оставляет желать лучшего, что я не могу рекомендовать эту книгу. Вы потратите на нее слишком много времени: по нескольку раз будете перечитывать один и тот же абзац, путаться в фамилиях, датах, людях, местах, событиях и, конечно, в терминологии квантовой физики. Я полагаю, автор хотел создать книгу наподобие культовых "Охотников за микробами" Поля де Крюи, которую я настоятельно советую прочитать каждому, однако не взял из нее главное - стройную структуру. После "Охотников за нейтрино" вы будете чувствовать себя скорее опустошенным, нежели почерпнувшим что-то принципиально новое.
Не все книги можно рекомендовать, к сожалению. Но про нейтрино обязательно почитайте в интернете, наш мир - действительно удивительная штука, которую еще изучать и изучать. Ну а я пошел читать следующую книгу, чтобы вы могли сделать в книжном магазине грамотный выбор.
Подписывайтесь на канал, ставьте лайк, нас ждет еще много нового!
Всегда ваш, Евгений Плисов. Читайте правильные книжки.