В том же 1932 году наш соотечественник, академик Тамм предположил, что протоны и нейтроны удерживаются внутри ядер неизвестными еще мощными силами, В их создании участвуют знакомые нам электроны. Удивительно привлекательная гипотеза! Но расчеты показали Тамму, что поле, создаваемое электронами, в тысячу миллиардов раз слабее, чем нужно для удержания протонов внутри ядра. А они удерживаются, существуют, и мир все еще не развалился на части! Скрепя сердце Тамм отказался от своей гипотезы.
Чем же заменить ее? В чем тайна строения материи?
Следующий важнейший шаг сделал японский физик теоретик, лауреат Нобелевской премии, почетный член Академии наук СССР, профессор Юкава. Его не обескуражила неудача Тамма. Сила духа, непоколебимая логика и вера в мощь уравнений, помогли ему сделать великое открытие. Ход его рассуждений можно упрощенно воспроизвести так. Ядра существуют. Вероятно, они действительно построены из нейтронов и протонов. Несомненно, какие-то силы удерживают их в ядрах. Но совсем не обязательно, что эти силы создаются именно электронами. Кто знает — может быть тут замешаны еще какие-то неизвестные частицы. Чтобы выяснить это нужно описать то, что мы знаем о ядрах строго математически, без натяжек и упрощений, с учетом всех известных фактов. Пусть уравнения сами вскроют природу новых частиц, найдут поле, способное сцементировать атомное ядро.
И Юкава написал систему уравнений, объединяющих в себе квантовую теорию и теорию относительности, два самых мощных оружия современной физики. Что же показали Юкаве уравнения? Они показали ему неизвестное дотоле особое ядерное поле, обладающее уникальными свойствами. Оно достигает на малых расстояниях колоссальной величины, но быстро убывает в пространстве. На кончике пера Юкава нашел и частицы, образующие это поле. Он назвал их мезонами — «промежуточными», потому что уравнения сообщили ему величину их массы. Она должна быть в 200 раз больше, чем у электронов и в 9 раз меньше, чем у протонов или нейтронов.
Картина строения ядер, нарисованная Юкавой, гениальна и проста. Представьте себе такую ситуацию. Вдоль дороги идут двое. Не останавливаясь, они все время перебрасывают друг другу мяч. Из-за этого они не могут далеко отойти друг от друга. Мяч как бы связывает их, не дает им ни разойтись, ни сблизиться вплотную. Если издали смотреть на этих людей, то мяча не видно, и можно думать, что их удерживают друг около друга некие незримые силы. Подобные силы притяжения испытывают протоны и нейтроны в атомном ядре, сказал Юкава. Они все время перебрасываются мезонами, они могут без отдыха, миллионы веков, играть в этот своеобразный, связывающий их мяч. И вечно будет существовать окружающий нас мир, следуя этому мудрому закону природы.
Так профессор Юкава разрубил запутанный узел. Его теория — чрезвычайно красивая, дерзкая, оригинальная. Она рассказала людям о том, как построены атомные ядра. Она объяснила основы мироздания.
Но в то время эта теория существовала лишь в воображении одного Юкавы. В нее поверили далеко не все физики. А уравнения только подливали масла в огонь неверия. Вспомните, они говорили, что найденный Юкавой «мяч» должен быть по массе в 200 раз тяжелее электрона. Но таких частиц тогда не знал никто. Мало кто из физиков соглашался поверить в их существование. Юкава не экспериментатор, а теоретик, следующий шаг должны были сделать экспериментаторы.
Оставалось ждать. У Юкавы оказались крепкие нервы. Он объявил ученым, что следует активно искать новые частицы, они должны быть найдены. Ведь без них не могут существовать ядра атомов!
И эти частицы, действительно, были найдены. Но не сразу. На это понадобилось около 10 лет. Правда, уже через год американец Андерсон объявил, что обнаружил частицы с массой, равной 207 массам электрона. Он тоже назвал их мезонами. Однако, вскоре обнаружилось, что эти мезоны — вовсе не те мезоны, которые предсказал Юкава. И лишь разработав новую сверхчувствительную методику, англичанин Поуэл в 1947 году нашел мезоны Юкавы.
Так была окончательно завершена теория атомных ядер и начался короткий период относительного спокойствия, в течение которого было постепенно открыто так много новых частиц, что физики перестали понимать, когда кончится этот поток открытий и что же такое все эти новые и старые частицы.