Как расщепляют мгновение

То есть, если вы построите теперь такой график — это количество дочерних частиц в зависимости от угла отклонения от кристаллографической плоскости, — вы увидите настоящую тень от кристаллографической плоскости. Но только эта тень, конечно, не в оптическом диапазоне, не в лучах — эта тень в распределении дочерних ядер, получившихся в этой реакции. Вот. И с помощью этой методики действительно можно вполне надежно отличать ядра, которые живут, скажем, одну аттосекунду или 100 зептосекунд. И с помощью этой методики действительно было показано, что эти элементы — некоторые из этих изотопов — живут достаточно долго.

Йоктосекунды

Идем дальше. Меньше, чем зептосекунды, есть диапазон — называется он йоктосекунды. Йоктосекунда (ис) — это 10^–24 степени секунды. Значит, йоктосекунды — это никакие не ядерные масштабы, это масштаб элементарных частиц. Значит, даже ядра уже можно считать замороженными, даже в процессе самой нестабильной ядерной реакции можно считать, что ядро стоит.

Значит, за время порядка йоктосекунд у нас происходят рождения—распады самых нестабильных элементарных частиц. Например, есть такие частицы, называются адронные резонансы, ро-мезоны, дельта-изобары и так далее. То есть это частицы, у которых есть типичное время жизни порядка 10 ис. Но, конечно, они не всегда происходят, они происходят только тогда, когда вы достаточно энергии сообщите телу, то есть, скажем, при столкновении элементарных частиц. И забавная ситуация получается, скажем, если вы замедлите всё время в 10²⁴ раз, у вас весь мир будет стоять, все тела, все электроны, все атомы, все ядра будут стоять, и только где-то будут в элементарных частицах — столкновения в коллайдере — рождаться и распадаться, рождаться и распадаться вот эти вот адроны.

Конечно, никакое реальное смещение тел за это время уже нельзя увидеть, поэтому приходится косвенно получать информацию об этих быстропротекающих процессах.

Ну вот типичная картинка, тоже, по-моему, достаточно красивая, которая получается в столкновении ультрарелятивистских атомных ядер. Здесь вот схематично показано. Значит, это всё передовой край физики элементарных частиц. Эта статья вот еще даже неопубликованная, которая появилась в декабре прошлого года. Значит, в ней показаны последовательные этапы столкновения ультрарелятивистских ядер. То есть, ну, вы представляете, что ультрарелятивистские ядра, когда они разгоняются до большой скорости, они сплющиваются из-за лоренцева сокращения, и когда они сталкиваются лоб в лоб, то это вовсе и не значит, что в этот момент у вас вдруг происходит «бабах». У вас же всё в рамках релятивистской механики происходит. То есть в первые йоктосекунды после вот этого столкновения у вас два ядра вот этих проходят пока друг сквозь друга, то есть те кварковые распределения, которые находились в каждом ядре, они проходят друг сквозь друга и пока еще не трогают друг друга. Однако между ними натягивается силовое глюонное поле. И это вот состояние, которое осознали только недавно, называется «глазма», и оно существует буквально считанные йоктосекунды.

Затем на масштабе порядка 10, там, 20 йоктосекунд это глюонное поле начинает распадаться на адроны, эти адроны начинают распадаться на другие частички и примерно за 30, 50 ис у вас эта кварк-глюонная плазма распадается на газ отдельных адронов, частиц. И вот эти частицы у вас разлетаются уже дальше и детектируются в детекторах.

Но это всё, видите, конечно, очень косвенные методы наблюдения. То есть реально, конечно, никто не может последовательно эти шаги по времени проверить. Вот. Но их можно проверить косвенным образом, например вычислив в рамках предположения, скажем, о том, что существует глазма, распределение по углам рожденных частиц, и сравнив их с экспериментальными данными. Ну, это, конечно, косвенный метод, но тем не менее лучше, чем ничего вообще.

Вот. Есть еще меньшие времена, для которых, к сожалению, не придумали приставки. То есть йоктосекунды — это самые последние дольные приставки, которые зафиксированы в системе единиц СИ. Но некоторые процессы, которые мы уже достоверно знаем, протекают еще быстрее. Например, самая тяжелая элементарная частица, топ-кварк, распадается примерно за 0,4 йоктосекунды. Вот.

Сейчас физики ищут хиггсовский бозон. В зависимости от того, какая у него будет масса, у него будет разный уровень нестабильности. И распадаться он будет от десятков йоктосекунд, может быть, до даже сотых долей йоктосекунды. Ну и, конечно, сейчас физики хотят изучить, что происходит дальше, и достоверно, к сожалению, пока не известно, то есть эксперимент пока еще ничего не говорит. Теорий есть много о том, что происходит на еще меньших временных масштабах, но все они должны будут пройти проверку экспериментом. И вот, собственно, один из вопросов, для чего мы делаем большие коллайдеры, в частности LHC, Большой адронный коллайдер, — это чтобы изучить, что происходит с нашим миром, с веществом, с энергией и, может быть, с пространством-временем на временах еще меньших, чем 10^–24 секунды.