Gyors fellendülés jelentkezik az atommag-technikában is. Magerőművek emelkednek mindenfelé. Atommeghajtású hajók járják a tengereket. Az atommagból nyert elektromos energia folyik már a közhasználatra szolgáló áramvezetékekben. Reaktorok készülnek a legkülönbözőbb speciális célokra: energiatermelésre, plutónium előállítására, radioaktív izotópok előállítására, tisztán kutatási célokra. Az „akváriumreaktor” mélyén, a fűtőelem közelében a Cserenkov-sugárzás titokzatos kéksége viliódzik — ez maga is a legújabb felfedezések egyike.
Mindezeknél az eredményeknél, amelyeket persze számos más példával lehetne még kiegészíteni, a kutatás egyetlen vívmányáról még nem esett szó, ami pedig a háború óta eltelt szűk két évtizednek a legjelentősebb eredménye volt: az instabil elemi részecskék felfedezéséről és tervszerű kutatásáról, amelynek során a magfizikából kiindulva a természetnek teljesen új birodalma tárul fel a kutatók, az emberiség szeme előtt.
*
Az instabil elemi részecskék története 1938 tavaszáig nyúlik vissza, amikor Anderson és Neddermeyer Pasadenában felfedezik a müont, amely a világűr mélyéből érkezik. A müon a Föld légkörében számtalan szekunder részecskével gazdagodó kozmikus sugárzás első ilyenfajta részecskéje. A további sok instabil részecskét teljes egészében a háború utáni tudományos kutatásnak köszönhetjük.
1938 előtt csak öt elemi részecskét ismertek, amelyek atomi, illetve szubatomi nagyságrendűek voltak, és amelyeket nem lehetett úgy, mint pl. az atommagokat bizonyos számú másfajta „építőkövekből” összetetteknek felfogni. Ebből az öt elemi részecskéből háromnak szerepe van minden anyag felépítésében: a protonok és neutronok alkotják az atommagot, ez pedig az elektronokkal együtt a materiális atomot. Ezekhez járul még a pozitron, az elektron pozitív „antirészecskéje”, aminek a közönséges földi anyag felépítésében nincs része, végül pedig a foton, amely energiájától függően a rádióhullám, a fény, vagy mint a röntgensugár, illetve gammasugár kvantuma.
Ez az öt elemi részecske stabil (a neutron kivételével, amelynek atomelméleti szemszögből nézve rendkívül „hosszú” a közepes élettartama: 17 perc, aminek alapján már majdnem stabil részecskének lehet tekinteni), abban az értelemben, hogy egyedül, másfajta részecskékkel való kölcsönhatás nélkül, maguktól nem alakulnak át, magukra hagyva tehát tetszés szerinti hosszú ideig létezhetnek. Ez természetesen nem zárja ki azt, hogy másfajta részecskékkel való kölcsönhatásra nagyon gyorsan, a másodperc törtrésze alatt eltűnhetnek. A fotonokat az atomok elnyelik. Az elektronok és pozitronok gamma-kvantumokká „sugárzódnak szét”. A protonok bizonyos radioaktív magokban neutronokká alakulnak át, más magokban a neutronok protonokká, mindenkor további és nemegyszer többféle részecske keletkezése mellett.
A müonnal az első nagyfokú instabil elemi részecske kerül a kutatók szeme elé. Közepes élettartama 2,2 milliomod másodperc, és ez — mint csakhamar kiderül — még nagyon hosszú idő egy ilyen instabil részecskénél. Mindezek a részecskék önmaguktól, más részecskék közreműködése nélkül esnek szét, a radioaktív atommagokhoz hasonlóan a radioaktív bomlás időtörvénye szerint, mindegyik meghatározott felezési idővel.
A háború után felfedezett valamennyi elemi részecske ugyan nem mind instabil ebben az értelemben (nagy részüket már jóval előbb megjósolták elméletileg, bár kísérletileg még nem tudták őket kimutatni). Néhány, éspedig a már ismert stabil elemi részecskék „antirészecskéi”, a pozitron-elektron-párhoz hasonlóan maguk is stabilok (a részecskék és a hozzájuk tartozó antirészecskék mindig pontosan azonos tömegűek, azonban ha elektromos töltésük van, akkor ellentétes előjelűek). Számszerűen azonban az instabil részecskék többségben vannak.
Az új elemi részecskéket, akárcsak a müont, majdnem mindet először a kozmikus sugárzásban találták meg, ahol a különböző nagyenergiájú folyamatok során jönnek létre. Később azonban mesterségesen is előállították őket, különösen nagy gyorsító berendezések nagyenergiájú protonjaival, amelyekkel az anyagot bombázták; itt sokkal nagyobb sűrűségben állnak rendelkezésünkre, mint a kozmikus sugarakban. Éppen ezért szokatlan mértékben megnövekedett a nagy gyorsítóberendezések építése. Ezek mind nagyobb és nagyobb energiával működtek és éppen ilyen célból fejlesztették tovább; a csúcsot jelenleg a CERN, az európai magkutató központ genfi protonszinkrotronja tartja, valamint New York közelében, a Brookhaven-laboratórium hasonló készüléke, mindkettő kereken 30 milliárd elekronvoltos.
A nagyszámú elemi részecskéknél, amelyeket tulajdonságuk alapján rendszerbe lehet foglalni, célszerűtlen volna a történeti fejlődés áttekinthetetlen folyamát követni. Ehelyett az eddigi 31 biztos — és (zárójelben) a szimmetria folytán előre sejthető harminckettedik — stabil és instabil elemi részecskét táblázatban közöljük, a ma szokásos csoportosításban, megadva minden részecskének a jelzését, nyugalmi tömegét (az elektron nyugalmi tömegének a többszörösében), töltött részecskénél a töltés előjelét (a töltés nagysága mindig az elemi töltés nagyságával egyenlő), és instabil részecskéknél a közepes élettartamot másodpercekben (az ismert hatványokkal írva, tehát 10-6 = milliomod, 10-9 = ezermilliomod, 10-12 = billiomod stb.). Ez a táblázat sok szót takarít meg és azért többet mond, mint a szavakkal való körülírás:
Ez a táblázat az egész világ sok ezer kutatója fáradságos munkájának tömör desztillátuma. Az itt megadott tömegértékek és közepes élettartamok mellett, ugyanúgy mint az atommagoknál, az elemi részecskéknek is még sok más jellemző tulajdonságuk van, így például a spin, a mágneses momentum, az izospin, a paritás. És rendelkezésünkre áll egy óriási kísérleti, részben elméletileg is átvizsgált anyag — amit még egy sokkal nagyobb táblázatban sem lehetne összefoglalva feltüntetni — az elemi részek valamennyi lehetséges, ténylegesen előforduló egymásba-átalakulásairól.
Ha valami különösen jellemző a legújabb fizikai ismeretekre, akkor ez a következő: az elemi részecskék nem állandóak — vagy maguktól, spontán, egyedül alakulnak át, vagy egy másik részecskével való kölcsönhatás alapján változnak meg. Hérakleitosz „panta rhei”, azaz „minden mozog” elve a természet eddig megismert legnagyobb mélységeiben váratlanul igazolásra talált.
Természetesen a görög atomisták törekvéseitől, akik a jelenségek áttekinthetetlen sokféleségét egyetlen fajta őselemmel gondolták megmagyarázhatónak, most nagyon messze vagyunk. Ehelyett az „elemi részecskék táblázata” áll előttünk, és ez valószínűleg még bővülni is fog. Természetesen vannak törekvések, hogy ezekkel is valami egységességhez lehessen eljutni, egy olyan „matériát és energiát” leíró egységes egyenletrendszerhez, amelynek különböző „megoldásai” a különböző elemi részecskéket eredményeznék. Igen biztatóak azok a kezdeményezések, amelyek Heisenberg „világ-egyenletében” jutnak kifejezésre, és amelyek esetleg majd lehetővé teszik a kitűzött cél felé való előrehaladást. Világos és egyértelmű siker mindeddig természetesen még nincs. Talán a jövő fogja meghozni?
*
Ezzel már el is jutottunk a kutatások sorában a „má”-hoz, a közvetlen jelenkorhoz, de semmi esetre sem a fizikai megismerés határához. Ennek a könyvnek a lezárása nem jelentheti a fizika lezárását, de még egyetlen részterületének a berekesztését sem. Körein belül és a felfedezések hatalmas áradatában van létünk helye. Hogy ez az áradat hová vezet, azt senki sem tudja.
Egykor, harmadfél évezreddel ezelőtt a görög gondolkodók megindítottak egy folyamatot — a határtalanba való előretörést —, amely évtizedről évtizedre napjainkig folytatódik, néha lassabban, néha gyorsabban, több mint két évezred óta, de szakadatlanul.