Конечно, эта скучная и сухая фраза не раскрывает, а скорее затушевывает скрытую в ней сногсшибательную новость. Но не надо слишком вдумываться в смысл полученного экспериментаторами результата, чтобы понять его так: на каждый нейтрон и на каждый протон в любом ядре приходится один и тот же объем.
Значит, можно говорить о ядерном веществе, как об особом материале, не имеющем, правда, специфического вкуса или запаха, но обладающем постоянной плотностью — свойством, которое присуще обычному веществу.
Итак, ядерное вещество — не фикция, а объективная реальность. И легкие и тяжелые ядра оказались только большими или меньшими изделиями из одного и того же материала, главное качество которого — плотность — не зависело от количества нуклонов в ядре.
Но что превращало частички ядерной материи (здесь слово «материя» употребляется как синоним слова «вещество» и неидентично философскому понятию материи) — протоны и нейтроны — в некое однородное вещество с особыми свойствами?? Может быть, изменяются в ядре сами нуклоны, как меняются крупинки муки в тесте?
Свободный нейтрон — нестабильная частица. Через 12 минут после рождения он распадается на протон, электрон и нейтрино, частицу без заряда и массы покоя. Теряя свободу, нейтрон в стабильном ядерном веществе приобретает право на столь же завидное долголетие, каким обладает свободный протон, который практически бессмертен. Положение же протона в ядерном веществе менее прочное, чем в свободном состоянии. В радиоактивном ядре он превращается в нейтрон, позитрон и нейтрино.
И все-таки изменения нуклонов в ядре не настолько радикальны, чтобы ими можно было объяснить особые свойства ядерного вещества. Мука превращается в тесто благодаря воде и энергичным рукам хозяйки. И то и другое в микромире заменяют ядерные силы. На них же падает и полная ответственность за качество «ядерного теста».
Пока теоретики ломали копья, споря о том, как происходит ядерное взаимодействие и какими частицами перебрасываются нуклоны, экспериментаторы с помощью первых мощных ускорителей постепенно узнавали главные «кулинарные» секреты создания ядерного вещества.
Направляя ускоренные протоны на мишени из водорода и тяжелого изотопа водорода — дейтерия, — физики заставили нуклоны «разговориться». И те на понятном экспериментаторам языке рассеяния (отклонения одних частиц при столкновении с другими в разных условиях) поведали кое-что о ядерных силах.
После сложной обработки множества результатов измерений ученым удалось установить некоторые главные свойства ядерных сил, которые едва обозначившемуся образу атомного ядра придали большую четкость. Каковы же эти свойства?
Во-первых, ядерные силы не делают никакого различия между протонами и нейтронами и совершенно одинаково связывают любую пару нуклонов.
Во-вторых, от гравитационного и от электромагнитного взаимодействия ядерные силы резко отличает способность к насыщению.
Нуклоны в ядрах контактируют одновременно только с несколькими ближайшими соседями и совершенно не взаимодействуют (некоммуникабельны) со всеми остальными ядерными частицами. Ядерные силы резко обрывают свое действие на расстоянии 10–13 сантиметра, что значительно меньше размера ядра, и создают крепко связанные между собой группки нуклонов. Так ядерные силы «замешивают» крутое ядерное вещество из протонов и нейтронов.
Подобное представление о ядре, опирающееся на известные из многочисленных экспериментов свойства ядерного вещества, помогло теоретикам объяснить результаты ядерных реакций и даже предсказать новые свойства ядер.
Надо заметить, что шли к этому представлению ученые по пути фантазии, догадок и интуиции. Путь этот не требовал срочной математизации ядерного взаимодействия. Надо было лишь догадаться, на что похоже ядерное вещество. Перефразируя слова выдающегося французского мыслителя Ш. Монтескье, можно сказать, что задача состояла в том, чтобы узнать подобие разных вещей и разницу подобных.
— Не представляю себе, как ядро, такой уникальный, по вашему заявлению, объект, может быть похожим на что-либо, кроме как на самого себя?
— Мы же убедились в том, что имеет смысл говорить о ядре как о кусочке вещества с определенной плотностью. Следовательно, нет ничего удивительного и в том, что однажды оно показалось теоретикам в чем-то похожим на обычную каплю воды.