1.15. Комедия со временем жизни мюонов.
Известен миф о том, что одни из исторически первых свидетельств о релятивистском замедлении времени были получены при измерениях времени жизни мю-мезонов, или мюонов. Мы говорим «миф», потому что даже в учебной литературе и обзорах экспериментов авторы умалчивают подробности и стараются побыстрее проскочить это скользкое место. Даже такой известный специалист по экспериментальной базе теории относительности, как У.И.Франкфурт, на этот счёт дал мимоходом три голые ссылки – и ни слова больше [Ф2]. Слишком уж бросается в глаза, в случае с мюонами, грубость фальшивки.
Вот, профессор А.Н.Матвеев поучает студентов: «Существуют различные способы… измерить длину пути μ-мезона между моментом его рождения и моментом его распада и независимо определить его скорость. Благодаря этому можно найти время жизни частицы. Если имеет место эффект замедления времени, то время жизни мезона должно быть тем больше, чем больше его скорость…» [М3] – и далее о том, что эксперимент всё это подтвердил, причём собственное время жизни μ>+-мезона составило ≈2·10>-6 с. Эти поучения – позор какой-то. Хотя бы потому, что в опытах, на основе которых приняли соглашение об этих самых двух микросекундах, «моменты рождения» мюонов и, соответственно, их «длины пути», были принципиально неизвестны!
Дело в том, что в этих опытах работали с мюонами природного происхождения, которые летели вниз сквозь атмосферу, рождаясь при ударах протонами космических лучей по частицам воздуха. Протоны эти высокоэнергичные, и мюоны получались релятивистские – имевшие стартовую скорость, близкую к скорости света. О том, что мюоны нестабильны, свидетельствовал, например, такой факт: поглощение мюонов в слое воздуха в 1.4 раза больше, чем в эквивалентном по массе слое воды [Ф3]. Поскольку потери на взаимодействие с веществом в этих случаях практически одинаковы, а разница лишь в проходимых путях, напрашивался вывод о самопроизвольном распаде мюона. Время его жизни поначалу определяли на основе странного допущения о том, что все мюоны рождались на одной и той же высоте – где-то между 15 и 20 км. Использовали мюонный телескоп – пару разнесённых на некоторое расстояние сцинтилляторов. Если мюон пролетал сквозь оба сцинтиллятора, то по двум вспышкам – в режиме совпадений – мюон и регистрировался. Так вот, отклоняли телескоп на некоторый угол от вертикали и измеряли скорость счёта. Затем ставили телескоп вертикально и помещали над ним плотный поглотитель, компенсировавший уменьшение массы проходимого мюоном воздушного столба. При выровненных таким образом потерях на взаимодействие с веществом, скорости счёта для двух названных случаев были различны. Зная геометрическую разность проходимых мюоном путей, вычисляли среднее время его жизни.
