Альберт Эйнштейн

Теория относительности Эйнштейна вторгалась, в первый раз в своей истории, в работу конструкторов и инженеров, вторгалась пока еще отрицательным, лимитирующим образом. Но то был лишь первый этап. Следующим шагом должна была стать реконструкция техники ускорителей частиц на основе теории относительности. Тот же самый закон природы, который в одних условиях создает преграду для человека, может быть обращен, может быть повернут, как бывало уже не раз, на преодоление преграды! Это было сделано без промедления. Первые варианты новых идей, вынесенные на заседание принстонского семинара, были доложены и обсуждены в присутствии Альберта Эйнштейна.

Проект установки, получившей позже название «бетатрона», предусматривал, в частности, возможность огромного убыстрения легчайших атомных телец-электронов, для которых «релятивистский»[63] рост массы практически сказывается уже на самых ранних этапах разгона. (Электроны почти в 2 тысячи раз легче протонов, и вследствие этого они набирают скорость, при прочих равных условиях, в 2 тысячи раз более быстрым темпом, чем протоны.) Уже при кинетической энергии в 2 миллиона электроновольт электроны мчатся с быстротой, равной 98 процентам скорости света, и масса, их увеличивается вдесятеро по сравнению с массой в состоянии покоя! Весь расчет работы электронных ускорителей, от начала и до конца, должен, таким образом, вестись на основе механики теории относительности. Наиболее полный и точный расчет такого рода — Эйнштейн прочитал об этом с нескрываемым любопытством в одном из научных журналов — был произведен вскоре русским физиком Яковом Терлецким из Московского университета Ломоносова, и русские же ученые Иваненко и Померанчук выяснили в дальнейшем теоретический предел для увеличения энергии частиц в бетатроне.

Дело в том, что, в отличие от циклотрона, частицы «прокручиваются» тут не по спирали, а по стабильной окружности, совершая не сотни, а сотни тысяч оборотов, прежде чем обрушиться на мишень. Это позволило сильно поднять потолок энергий, достигаемых в бетатроне. Однако, как показали Иваненко и Померанчук, более 200–300 миллионов электроновольт здесь выжать все же трудно, потому что при очень больших круговых скоростях электроны начинают излучать энергию в форме света, начинают светиться прямо на глаз сперва красноватым, а потом голубовато-синим сиянием! К этому надо было добавить, что бетатрон не может быть использован для разгона самых важных атомных снарядов — протонов и других заряженных ядерных телец. Все это требовало в дальнейшем новых идей и новых технических усилий, и основой для этих усилий продолжала оставаться механика теории относительности, механика Альберта Эйнштейна.

Эйнштейн был удовлетворен этим ходом событий. Он был доволен, узнав и о двух других новинках, подтвердивших, что теория относительности пустила глубокие корни в физике. Одно известие шло из соседнего Нью-Йорка, другое — опять из далекой Москвы. В лабораториях телефонной компании Белла физики Айве и Стилуэлл поставили опыт, позволивший впервые непосредственно измерить эффект «замедления часов», требуемый частной теорией относительности. Брался пучок излучавших свет водородных атомов и разгонялся до больших скоростей в электрическом поле. При рассматривании удаляющегося пучка через спектроскоп надо было ожидать, как всегда, сдвига частот световых волн (и соответственных спектральных линий) в красную сторону. Речь шла о так называемом «эффекте Доплера», наблюдаемом всякий раз, когда источник и приемник света сближаются либо удаляются друг от друга. При сближении число гребней, доходящих до приемника в секунду, растет, при удалении — уменьшается. Это и приводит к сдвигу частоты в фиолетовую либо в красную сторону. При очень быстрых движениях эйнштейновская механика предсказывает, однако, дополнительное изменение частоты, обязанное замедлению течения времени. «Растяжение» интервалов времени у движущихся атомов (по отношению к ходу часов в лаборатории) должно, в частности, увеличивать число световых колебаний в секунду, то есть смещать частоту в фиолетовую сторону. Это дополнительное — «релятивистское» смещение примерно в 500—1000 раз меньше основного доплеровского, но Айвсу и Стилуэллу удалось подметить и смерить релятивистский эффект с образцовой точностью!