Грустная судьба принципа симметрии несомненно стала более отрадной, когда в 1932 году экспериментально было доказано существование позитрона — элементарной частицы с положительным зарядом и по массе равной электрону. Позитрон стал первым из вестников антиматерии в физике. Многое из того, что мы знаем об антивеществе, основано на изучении именно позитрона.
Как и положено антивеществу, позитрон в «этом мире», мире обычного вещества, не жилец. Рано или поздно[10] он сталкивается с электроном, и происходит явление, называемое аннигиляцией, — переход массы в кванты энергии, в данном случае в кванты гамма-излучения. Да, обычное вещество и антивещество не могут существовать в контакте друг с другом сколько нибудь продолжительное время.
Очень хотелось бы подбросить такое сравнение: обычное вещество и антивещество — лед и пламя. Но это сравнение, которое, быть может, устроит лириков, безусловно вызовет возражения физиков. Еще бы, лед и пламя могут находиться в контакте на протяжении минут. А обычное вещество и антивещество, встретившись, через миллионные доли секунды уничтожат друг друга.
Поэтому, когда вы в каком-либо научно-фантастическом рассказе читаете, как один младший научный сотрудник, вернувшись из путешествия на далекую планету, сходит по трапу космолета, бережно прижимая к груди банку с кусочком антивещества, знайте, автор этого опуса сдавал экзамен по физике в девятом классе с решающей помощью шпаргалки.
Открытие позитрона, конечно же, имело принципиальное значение для всей проблемы антивещества. Хотя поиски других античастиц были сопряжены с трудоемкими экспериментами и потребовали очень сложного оборудования, физики знали, что рано или поздно эти античастицы будут найдены. Ведь это очень важно — искать что-то, зная наверняка, что это «что-то» существует. «Что-то» превратилось в совершенно реальные антипротон и антинейтрон.
Как и предсказывала теория, протон при контакте с антипротоном, а нейтрон при взаимодействии с антинейтроном аннигилируют. Аннигиляция здесь протекает несколько замысловатее, чем в случае пары электрон — антиэлектрон (позитрон).
Итак, физикам стали известны все основные «детали», из которых состоят атомы антиэлементов: антипротоны, антинейтроны и антиэлектроны. Из этих трех основных блоков можно сложить все разнообразие периодической системы антиэлементов. Но прежде надо было представить, хотя бы приблизительно, какими свойствами будут обладать эти антиэлементы. Одно свойство нам хорошо известно: при взаимодействии с обычными элементами антиэлементы будут аннигилировать. А если представить себе антиэлементы в их антимире, в окружении антиматерии? Каковы будут химические свойства антиводорода, антикислорода, антиурана? И вообще, какой будет периодическая система антиэлементов?
Читатель, по-видимому, предвкушает весьма интересный рассказ об этой системе «наоборот». И, конечно, имеет полное право на это. Если уж «вырождение» элементов приводило к такой необычной периодической системе, то нетрудно представить себе, какой головоломный, с нашей точки зрения, вид должна иметь система, объединяющая антиэлементы!
Но рассказа о периодической системе антиэлементов не последует. Потому что по всем своим свойствам — и физическим и химическим — антиэлементы так же не отличаются от «обычных» элементов, как не отличаются друг от друга оригинал и его отображение в хорошем венецианском зеркале. И в самом деле, зачем им различаться, если и заряд и массы частиц, образующих атомы антиэлементов, ничем не отличаются от обычных частиц. А что до «анти», то надобно заметить, что «анти» они для нас, а для себя они совершенно обычные. Зато обычные для нас частицы и элементы — для них «анти».
Теперь уже понятно, что антисоединения, образованные антиэлементами, ничем не будут отличаться от обычных химических соединений. Антивода, образованная антиводородом и антикислородом, будет походить на обычную воду, как походят друг на друга две капли воды. А антикислота, взаимодействуя с антищелочью, будет образовывать антисоль. И антидезоксирибонуклеиновая кислота во всем будет походить на кислоту без «анти».
10
Если позитрон просуществует менее одной стомиллионной доли секунды, то можно считать, что он скончался безвременно. А коль скоро какому-нибудь позитрону повезет и он протянет целых две миллионных доли секунды, то его следует отнести к долгожителям. Вот что означают в ядерной физике слова «рано» и «поздно».