Чтение онлайн

Праздник был несколько преждевременным, поскольку эксперимент Рейнеса и Кована нельзя было назвать полностью совершенным, но, откровенно говоря, Паули был рад любому поводу для хорошей вечеринки.

Кован и Рейнес отправились обратно в Лос-Аламос, чтобы заняться усовершенствованием своего детектора, и вскоре узнали от теоретика Джона Арчибальда Уилера, что на территории полигона радиоактивных отходов Саванна-Ривер в Эйкене, штат Южная Каролина, завершается строительство самого мощного реактора в мире140. Осенью 1955 года Кован и Рейнес, захватив с собой семьи, отправились на другой конец страны, чтобы провести на этом реакторе вторую серию экспериментов. Все это напоминало атмосферу какого-то летнего скаутского лагеря: они рассказали о своем методе Рэю Дэвису, и тот тоже запустил второй этап своих экспериментов бок о бок с ними. Дэвис снова ничего не нашел, однако Кован и Рейнес нащупали золотую жилу.

Новый реактор создавал намного больше нейтрино, а ряд усовершенствований в конструкции позволил ученым снизить уровень фонового шума. К началу июня 1956 года они получили вполне конкретный результат. О степени «застенчивости» нейтрино может говорить то, что, согласно их расчетам, реактор излучал около 12 триллионов электронных антинейтрино сквозь каждый квадратный сантиметр детектора каждую секунду, однако при этом ученым удавалось выявлять лишь три случая обратного бета-распада в час141. Кован писал:

К тому моменту Рейнес и Кован уже были полностью уверены в своих результатах и осмелились обратиться к Паули напрямую. 14 июня они отправили в Цюрих телеграмму:

Телеграмма была переправлена Паули, который в то время сидел на собрании в ЦЕРН – европейской лаборатории, находящейся в пригороде Женевы. Получив через 26 лет столь явное подтверждение своих мыслей о «необычном средстве», способном разрешить кризис в ситуации бета-распада, Паули прервал ход собрания, чтобы зачитать телеграмму вслух и сделать несколько спонтанных комментариев. Затем он ответил Ковану и Рейнесу ночной телеграммой (которая оплачивается по более низкому тарифу), процитировав в ней китайскую поговорку:

Однако эффект Паули проявился и в этом случае, поскольку телеграмма так и не дошла до адресата!143 Рейнес получил копию телеграммы от Чарльза Энца, последнего из ассистентов Паули, лишь через 30 лет.

Теперь оставалось завершить небольшое пари на ящик шампанского, которое Паули заключил в свое время с Вальтером Бааде и о котором мы знаем со слов Фреда Хойла. На конференции, посвященной нейтрино, проходившей в лондонском Королевском обществе в 1967 году, Хойл рассказал, что Паули рассчитался за проигрыш: «Я знаю это точно, поскольку лично выпил часть этого проигрыша»144. Впрочем, Паули, верный себе, также выпил немалую его часть.

Можно было бы предположить, что открытие такого масштаба должно стать безусловным успехом, однако у крошечной частицы были свои собственные планы. По словам Чарльза Энца, «несколько последующих экспериментов заставили ученых заметить некий встроенный дефект»145. Возможно, Ковану и Рейнесу действительно удалось найти нейтрино, однако они слишком поторопились с публикацией четкого значения так называемого сечения. Эта величина описывает вероятность возникновения взаимодействия, связанного со столкновением или чем-то подобным, и имеет размерность площади. Для удобства понимания представьте себе окно, в которое вставлено стекло – настолько прочное, что если какой-то ребенок бросит в него жесткий бейсбольный мяч, то стекло разобьется лишь в одном случае из десяти. В данном случае сечением для соприкосновения мяча со стеклом будет считаться площадь окна, а сечение для случая, когда стекло разобьется, будет в 10 раз меньше.

Помимо публикации числа –6x10–44 см2, указанного в телеграмме в адрес Паули, Кован и Рейнес сделали следующий шаг и заявили, что это значение находится «в пределах 5 %» от теоретически предсказанного значения сечения, с величиной погрешности в пределах около 10 %. Таким образом, теоретическое значение отлично вписывалось в их экспериментальный диапазон.

Но еще до того, как они рассказали миру о своем новом открытии, два американских теоретика китайского происхождения с восточного побережья США – Ли Чжэндао из Колумбийского университета и Янг Чжэньнин из Института перспективных исследований – начали подозревать, что нейтрино (или, точнее, слабое взаимодействие) может обладать удивительным качеством, способным увеличить теоретическое значение в два раза. Узнав об этой идее, Рейнес решил настаивать на своем и принялся упрямо защищать анализ, который они провели вместе с Кованом. В течение следующих шести месяцев подозрения, выдвинутые Ли и Янгом, были подтверждены другими экспериментами, и расхождение с цифрами, полученными в Саванна-Ривер, стало сложно игнорировать. Еще раз изучив свои методы, Кован и Рейнес поняли, что они «существенно переоценили эффективность обнаружения частицы»146.

В 1958 году они провели третий раунд тестов на основе улучшенных методов и получили значение, превышавшее прежнее почти в два раза и вполне соответствовавшее новой теории147. Однако о проблеме уже было невозможно забыть. Изначальная позиция глухой обороны, которую занял Рейнес, вкупе с его привычкой слегка подгонять цифры под имевшиеся в то время теории привели к тому, что в ученой среде возникло (и продержалось несколько десятилетий) недоверие и даже неприятие. Кое-кто даже подозревал, что на самом деле Рейнесу и его партнеру вообще не удалось найти нейтрино. Поведение Рейнеса в последующие годы никак не помогло разрешить это напряжение148. Все происходило за сорок лет до того, как за это открытие была получена половина Нобелевской премии. К моменту ее вручения Кован уже умер, поэтому Рейнес получил часть премии один. Наверное, будет справедливым сказать, что чрезмерно агрессивная защита Рейнесом своей позиции лишила его партнера шанса получить премию вовремя.

Рейнес, умерший в 1998 году, через три года после получения премии, был «человеком значительных физических параметров», обладавшим чрезмерно сильным характером149. Джон Уилер однажды описал Рейнеса следующим образом:

Вне всякого сомнения, Рейнес был одним из великих экспериментаторов XX столетия, а наследие его неустанной работы можно увидеть во всех основных областях нейтринной физики и нейтринной астрономии (как мы увидим чуть позже). Он очень любил поэзию, сам писал стихи и обладал красивым баритоном. В какой-то момент в молодости ему нужно было даже сделать выбор между оперой и физикой. В зрелом возрасте он пел в хоре Кливлендского симфонического оркестра под управлением композитора и легендарного дирижера Джорджа Шелла. Джон Лёрнд, один из основателей DUMAND, также не лишенный музыкального слуха, говорит, что «голос Фреда был глубоким и богатым, намного лучше, чем у большинства смертных».

Однако у Рейнеса имелись и темные стороны. Он постоянно стремился к соперничеству, даже со своими собственными учениками, которых он крайне редко поддерживал. За годы ему удалось нажить массу врагов. Лёрнд вспоминает, как Рейнес как-то сказал ему, что они с Кованом «не пытались измерить какие-либо физические параметры» в ходе своего первого эксперимента в Саванна-Ривер: они хотели «лишь показать, что им удалось найти неуловимое нейтрино». «При должном уровне скромности и открытости», добавляет Лёрнд, «всех последовавших за этим открытием проблем можно было бы избежать».

Научный писатель и физик Джереми Бернстейн называет полтора года, начавшиеся с появления у Ли и Янга новой догадки, «славной революцией»151 (в былые времена кое-кто даже называл этот период менее политкорректно: «китайская революция»). Идея Ли и Янга потрясла всю физику настолько, как этого не случалось со времен открытия явления деления ядра. Два теоретика поняли, что слабое взаимодействие – и, в свою очередь, нейтрино – может нарушать один из самых священных законов физики: закон зеркальной симметрии, согласно которому зеркальное отображение любой физической системы будет вести себя так же, как и сама система. На техническом языке это называется четностью.