изолированными магнитными полюсами.
Вспомним по этому поводу следующее весьма странное обстоятельство. Среди элементарных частиц есть электрически заряженные, но нет магнитозаряженных! Конечно, многие элементарные частицы обладают магнитными свойствами. Но при этом они представляют собой маленькие магнитики, то есть у них всегда есть и северный и южный магнитные полюса одновременно. Ни в мире элементарных частиц, ни вообще нигде в природе не обнаружен изолированный только, скажем, северный или только южный магнитный полюс. Они встречаются обязательно в паре. Если разрезать магнит пополам, то мы не получим, конечно, отдельно северный и отдельно южный полюса, а получим два магнита, и у каждого будет пара полюсов. В то же время изолированный электрический заряд — и положительный, и отрицательный — встречается сплошь и рядом. Почему это так? Чем магнитный заряд хуже электрического?
Да ничем! Еще в 1931 году английский физик П. Дирак показал, что изолированные магнитные заряды, как говорят —
Такова же судьба и предсказанного П. Дираком магнитного монополя. Он должен существовать, согласно теории Великого объединения, в виде вкраплений старого вакуума в новый. От этого образования исходят магнитные силовые линии точно так же, как из электрона исходят силовые линии электрического поля. Однако между магнитным монополем и электроном есть весьма существенные различия. Прежде всего, магнитный монополь очень массивен. Его масса должна быть, вероятно, в тысячу миллионов миллиардов раз больше массы протона. Даже с нашей макроскопической точки зрения это не так уж мало и составляет одну стомиллионную долю грамма.
Но наиболее существенное отличие монополя от истинно элементарных частиц состоит в том, что он обладает сложной внутренней структурой в пространстве. Большая часть его массы сосредоточена в очень маленьком объеме — в поперечнике в миллион миллиардов раз меньше размеров атомного ядра. Этот размер во столько же раз меньше размера протона, во сколько маленькая монетка меньше всей Солнечной системы!
Внутри этого крошечного объема сосредоточена большая энергия, там царит Великое объединение всех сил природы (кроме гравитации). Вокруг этого ядрышка есть зона, где присутствуют многочисленные X- и Y-бозоны. Во внешних, достаточно разреженных, областях имеются и W+-, W- -, Z0 -бозоны. Внешние границы монополя имеют радиус примерно в сто раз меньше размеров атомного ядра. Читатель наверняка уже догадался, что огромная масса монополя является непреодолимым препятствием для получения его на ускорителях. Однако монополи могли остаться в виде реликтов процессов в очень ранней Вселенной. Как можно было бы их зарегистрировать?
Простейший путь состоит в следующем. Представим себе, что имеется круговая петля сверхпроводника, по которой течет электрический ток. Если магнитный монополь пролетит сквозь такое кольцо, то это приведет к появлению электродвижущей силы в кольце и ток в нем внезапно изменится, что может быть зарегистрировано. Разумеется, при этом должны быть приняты специальные меры защиты этого кольца от других причин, которые могут привести к внезапным изменениям тока в кольце.
Подобные эксперименты были проведены в начале 80-х годов в Стэнфордском университете (США) Б. Кабрерой. Он использовал в качестве проводника ниобиевое кольцо диаметром в пять сантиметров и охлажденное почти до температуры абсолютного нуля. В 1982 году он объявил, что после 150 дней наблюдений им зарегистрировано изменение тока в кольце, которое может быть вызвано пролетом монополя. Однако надежных подтверждений этого результата пока нет и вопрос остается открытым.
С другой стороны, мы знаем, что если монополи и есть в сегодняшней Вселенной, то их не может быть слишком много. В качестве детектора здесь опять выступают астрофизические наблюдения. Известно, что в нашей Галактике имеются крупномасштабные магнитные поля напряженностью около одной миллионной доли напряженности земного магнитного поля. Монополи должны двигаться под действием этих галактических полей, что приводит к уменьшению напряженности полей, подобно тому, как движение электрически заряженных частиц по проводнику от полюса к полюсу батареи вызывает уменьшение напряженности электрического поля. Так как мы надежно наблюдаем галактическое магнитное поле и знаем процессы, которые могут его генерировать, то можно подсчитать то максимально возможное количество монополей, которое могло бы быть во Вселенной, не вызывая еще очень быстрого уменьшения галактического магнитного поля. Оказывается, что в среднем во Вселенной на сто миллиардов миллиардов протонов может быть не больше одного магнитного монополя.
Наконец, монополь обладает еще одним свойством, представляющим незаурядный интерес. Как читатель помнит, внутри монополя, в его сердцевине, плотность энергии огромна и там в изобилии имеются переносчики сил Великого объединения. А эти переносчики могут превращать кварки в лептоны, в частности, вызывать распад протона, когда очень редко они рождаются в нем. Советский физик В. Рубаков в 1981 году обратил внимание на то, что встреча монополя с протоном может приводить к драматическим для протона последствиям. Частицы — переносчики сил Великого объединения внутри монополя могут взаимодействовать с кварками протона, вызывая его распад.
Так магнитный монополь может служить своеобразным катализатором распада протона. Сам он при этом не разрушается.
Описанные выше диковинки могут быть одним из типов «ложного вакуума», существующего в нашей Вселенной. Но в привычных нам условиях может существовать необычный вакуум и другого типа. Это «казимировский вакуум». Причем, если «реликтовый вакуум» — пока только гипотеза, «казимировский вакуум» реально наблюдался. Что это такое?
Необычное состояние было теоретически предсказано нидерландским физиком X. Казимиром, а его проявления экспериментально обнаружены в лаборатории фирмы «Филлипс Глуилампен фабрикен» в Эйндховене. «Казимировский вакуум» появляется между двух очень чистых, плоских, параллельно расположенных проводящих пластинок, когда их сближают на очень малые расстояния.
Виртуальные заряженные пары частиц непрерывно рождаются и аннигилируют в вакууме. Появляясь теперь между пластинками, они взаимодействуют с этими проводящими поверхностями. В результате вакуум между пластинками перестраивается, возникает отличная от нуля энергия (она оказывается отрицательной), и появляется также вакуумное натяжение между пластинками. Это и есть «казимировский вакуум». Он проявляет себя как слабое притяжение между пластинками. Его проявление зависит от степени сближения пластинок, их чистоты и так далее, и обычно оно очень слабо. Но теоретически «казимировский вакуум» можно сделать плотным, а вызываемые им натяжения — огромными.
Вот это необычное явление и предлагают в будущем использовать американские теоретики для стабилизации «тоннеля», соединяющего отверстия. Как мы помним, «казимировский вакуум» в их проекте возникает между двумя пластинами, введенными в «тоннель». Огромные специфические гравитационные силы, вызванные этим вакуумом, стабилизируют «тоннель». В пластинах делаются небольшие люки и изолирующая стенка так, чтобы сквозь пластины можно было проходить.
Надо подчеркнуть, что свойства материала, из которого должны быть сделаны заряженные пластины, столь необычны, что пока подходящее для этого вещество неизвестно в природе. Но, с другой стороны, нет и физических законов, которые запретили бы будущей высокоразвитой цивилизации создать такое вещество. То же можно сказать и о создании самого тоннеля. Пока не совсем ясны «детали» его строительства, хотя нет и каких-то специальных «запретов» природы на его создание.
Итак, предположим, что подобный «тоннель» в будущем будет построен. Тогда с отверстиями, которые он соединяет, можно провести следующую операцию. Их можно растащить на большое расстояние друг от друга, никак не меняя длины «тоннеля» между ними. На первый взгляд это выглядит совершенно невозможным. Но это только на первый взгляд.
