Теоретики воспрянули духом. Теперь оставалось мысленно вычленить из ядра пару нуклонов и, как на кинопленке, точно зафиксировать их манипуляции с пи-мезонами на языке формул. А там, казалось, недалеко и до генерального плана.
Подход неновый, им пользовался еще пушкинский Сальери:
Но по отношению к ядру задача оказалась столь сложной, что не только алгебра — спасовала и высшая математика. С одной стороны, методы квантовой механики оказались не вполне пригодными для описания столь сильного взаимодействия, как ядерное. А с другой — выяснилось, что одни пи-мезоны не могли обеспечить достаточно тесного контакта между нуклонами.
Казалось, мезонная теория ядерных сил исчерпала свои возможности. Но в последнее время появились новые надежды. Оживление в рядах создателей теории было связано с открытием в эксперименте на ускорителях более тяжелых, чем пи-мезоны, векторных мезонов. Это были долгожданные партнеры пи-мезонов, частицы, которыми нуклоны, по-видимому, обмениваются на самых малых расстояниях. Пока количественного описания обмена этими частицами получить не удалось, но теоретики продолжают упорно работать в этом направлении.
А линия фронта ядерной физики все удлинялась. Исследования на ускорителях элементарных частиц дополнялись опытами, поставленными на ускорителях тяжелых ионов. Результаты, полученные в лабораториях, сравнивались с результатами поисков сверхтяжелых ядер в космических лучах и на дне океанов и наблюдений за астрономическими объектами галактик.
Потребность даже не в предсказании новых явлений, а хотя бы в объяснении уже известных, была чрезвычайно острой. Все поглядывали на теоретиков, ждали от них слова, надеялись, что теория вот-вот приступит к выполнению своих обязанностей. Но время шло, а теория молчала.
Физики заложили основу науки о микромире из теории относительности, квантовой механики и других фундаментальных законов и принципов. На этой основе они и должны были создать строгую, математически безупречную теорию атомного ядра.
Попытки протянуть непрерывную цепь аналитических выражений от общих физических законов до предсказания конкретных ядерных явлений не удались. И многие теоретики, махнув рукой на желанную респектабельность теории, стали искать более короткие пути к цели.
Не задумываясь о сущности механизма взаимодействия между протонами и нейтронами, они подбирали для него такие математические выражения, управляя которыми с помощью многочисленных произвольных параметров, можно было удачно описать характер взаимодействия двух нуклонов и рассчитать различные ядерные свойства.
Другой путь, тоже в обход строгой теории, проложили те, кто решил вообще не заниматься выяснением природы связей между составными элементами ядра, а сумел увидеть в нем нечто цельное — ядерное вещество. Они попытались объяснить экспериментальные результаты, исходя из самых общих его свойств.
— Неужели разумно говорить о каком-то особом ядерном веществе, словно у него есть собственный вкус или цвет?
— В некотором смысле все атомные ядра сделаны из материала одного и того же артикула.
— Но ядра же состоят из протонов и нейтронов; при чем здесь артикул?
— И все-таки ядро можно вообразить частицей вещества, отдельные качества которого действительно напоминают привычные свойства окружающих нас вещей.
Первыми, кто высказал предположение, что ядро — это кусочек своеобразного ядерного вещества, были экспериментаторы, открывшие атомное ядро.
Специализации по ядерной физике среди теоретиков тогда не существовало. Первооткрыватели работали по принципу самообслуживания: кто обнаружил новое явление, тот сам должен ставить опыты для его изучения, сам обдумывать полученные результаты.
Физики, обнаружив атомное ядро, добросовестно принялись исследовать новый объект. И прежде всего попытались получить ответы на самые простые из вопросов, приходивших в голову.
С помощью альфа-частиц, этого первого незамысловатого инструмента ядерной физики, удалось измерить электрические заряды атомных ядер. Затем, учитывая предрасположение альфа-частиц к ядерному притяжению, решили использовать их для того, чтобы узнать, какую область пространства занимает атомное ядро. Повозившись с одним-другим веществом, справедливо решили, что ядро ядру рознь; и не может, например, тяжелое ядро урана уместиться на том же крошечном пятачке, что и ядро легкого элемента. Перемерив размеры многих ядер, получили простую, но интереснейшую формулу. Словами ее можно было пересказать так: объем любого ядра пропорционален числу всех его нуклонов.