«Но ведь совсем недавно ты, электрон, утверждал,— возмутитесь вы,— что в опытах Комптона фотон отдавал часть своей энергии?»
Правильно. Отдавал. Но подумайте, что это значит? Энергия фотона равна произведению частоты и постоянной Планка. До взаимодействия с электроном фотон был голубым, а после взаимодействия стал красным. Вы утверждаете, что в результате взаимодействия фотон изменил не только направление движения, но и силу? Если хотите — пожалуйста. Но наверное, правильнее считать, что перед взаимодействием фотон исчез и в тот же момент родился новый фотон с другой энергией, то есть, проще говоря,— другого цвета.
В моем мире события, связанные с исчезновением и рождением не только фотонов и других моих родственников, но и нас, электронов, встречаются сплошь и рядом. За примерами далеко ходить не надо. Достаточно фотону попасть в очень сильное электромагнитное поле, например электромагнитное поле атомного ядра, как он может исчезнуть, а на его место родится... Как вы думаете — кто? Один электрон и один позитрон. Электрон — это я, а позитрон — самый близкий мой родственник. Он во всем такой точно, как я, только заряд у него не отрицательный, а положительный.
Существование позитронов теоретически предсказал Поль Дирак. В 1932 году американец С. Андерсон обнаружил позитроны в космических лучах. Так вот, попадая в очень сильное электромагнитное поле, фотон может исчезнуть и породить вместо себя пару электрон-позитрон. Правда, при этом, как и при любых событиях, связанных с исчезновениями и рождениями, должны удовлетворяться по меньшей мере три закона сохранения.
Первый закон — закон сохранения энергии. Я говорил, что моя, электрона, энергия покоя равна 0,511 Мэв. Энергия покоя у позитрона тоже 0,511 Мэв. Чтобы породить такую милую парочку, фотон должен обладать энергией не меньше чем 1,022 Мэв. Больше? Пожалуйста. Если энергия фотона больше чем 1,022 Мэв, то, родившись, мы с позитроном сразу станем обладателями еще и некоторого запаса кинетической энергии.
Второй закон — закон сохранения количества движения. Здесь дело обстоит несколько сложнее. Объяснить — почему? Если даже после рождения мы с позитроном станем двигаться, то, вероятнее всего, в противоположных направлениях. Значит, сумма наших количеств движения все равно будет нуль. Именно по этой причине фотон не может породить нас с братцем, как говорится, на голом месте. Когда мы рождаемся в поле ядра, то энергия фотона достается нам, а количество движения фотон передает ядру.
Третий закон — закон сохранения заряда. С первыми двумя законами вы познакомились раньше, с законом сохранения заряда сталкиваетесь впервые. Звучит он так: пусть происходит некое событие и в этом событии участвует некоторое количество объектов, часть которых при желании может исчезнуть, а часть, наоборот, родиться. Событие это может произойти в том и только в том случае, если сумма электрических зарядов объектов до события будет в точности равна сумме электрических зарядов объектов после события. Нас интересует сейчас простой случай. До события был один-единственный фотон и электрический заряд его был равен нулю. После события заряд электрона (— q) да заряд позитрона ( + q) в сумме дают опять-таки нуль. Все по закону — можете рождаться. Мы и рождаемся.
Вообще события, связанные с исчезновением и рождением разного рода объектов, совершаются в мире электронов очень и очень часто. По моему мнению, ученых они давно перестали удивлять. Я вам приготовил еще кое-что. Хочется мне, чтобы вы получили некоторое представление о том, как выглядит фотон, точнее, каким он может видеть сам себя.
