Читать онлайн «Введение в экспериментальную физику частиц»

А. ЛЮБИМОВ Д. КИШ ВВЕДЕНИЕ В ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНУЮ ФИЗИКУ ЧАСТИЦ ВВЕДЕНИЕ Физика частиц — это физика микромира, наука о строении и свойствах материи на субъядерном уровне, о процессах, происходящих в областях с характерными размерами не более Ю-13 см. В то же время это и наука о самых общих принципах и законах нашего мира. Эти два аспекта физики частиц — обращенный в микромир и глобальный — связаны естественным образом, ибо чем проще исследуемые объекты и явления, тем четче проявляются в них наиболее общие законы, поскольку закономерности более сложных систем на них не действуют. На уровне элементарных частиц остается действие лишь самых основных законов, более того — свойства этих частиц (в том числе сам факт их существования) являются проявлением таких законов. Здесь уместно привести высказывание нобелевского лауреата С. Вайн- берга о задаче исследования элементарных частиц: «Наша цель — понять основополагающие принципы, которые определяют, почему природа... такова, какова она есть... Изучение элементарных частиц представляет на сегодня самый верный — а возможно, и единственный — путь к пониманию фундаментальных законов природы». К предметам исследования физики частиц относятся как непосредственно сами частицы, так и природа взаимодействий, различные законы сохранения, симметрии, происхождение масс и т. д. Физика частиц — наиболее фундаментальный раздел современной физики. Она ищет ответ на поставленный еще древними мыслителями вопрос «о природе вещей». Ее девизом могут служить замечательные строки Б. Пастернака: «Во всем мне хочется дойти до самой сути... до оснований, до корней, до сердцевины... ». Физика частиц тесно связана с ядерной физикой высоких энергий, а также с астрофизикой и космологией и оказывает глубокое и постоянно возрастающее влияние на многие другие науки. За короткое время своего существования физика частиц добилась поразительных успехов. Не случайно за последние полвека треть Нобелевских премий по физике была присуждена за выдающиеся открытия в этой области исследований. В настоящее время физика частиц — строгая и четкая в своем построении наука, сделавшая множество подтвердившихся предсказаний. И в теории, и в эксперименте она интенсивно продвигается в выявлении и понимании наиболее глубоких и всеохватывающих законов природы. Как сказал в одной из своих книг академик Л. Б. Окунь, «уровень этой науки определяет уровень понимания всего окружающего нас мира, определяет уровень интеллектуальной зрелости человечества». Глава 1 НЕКОТОРЫЕ ОСОБЕННОСТИ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ В ФИЗИКЕ ЧАСТИЦ Физика частиц занимает в современной физике особое место. Это, с одной стороны, определяется самим предметом исследований: физика частиц, как мы уже говорили выше, — наиболее фундаментальный раздел современной физики, целью которого является установление самых общих физических законов. С другой стороны, это связано с характерными особенностями ее экспериментальных исследований, по масштабам и сложности установок не имеющих равных в других областях науки.