Очарование физики - Глэшоу Ш.Л.
ISBN 5-93972-151-6
Скачать (прямая ссылка):
Развитие физики встречных пучков началось в Стэнфордском университете, в котором в 1963 году действовал электрон-электронный коллайдер. Затем во Фраскати, Opcee и Новосибирске появились электрон-позитронные коллайдеры. Пересекающиеся накопительные кольца в CERN — первый адрон-адронный коллайдер был запущен в эксплуатацию в 1971 году. Несколько электрон-позитронных колец действовали в Стэнфордском центре линейного ускорения частиц (SLAC), в Орсее, во Фраскати, в Новосибирске, в Гамбурге и в Корнеллском университете. Однако, учитывая наличие в CERN рр-коллайдера, можно утверждать, что все поле исследований остается открытым для европейцев, пока в Лаборатории им. Ферми не начнет реально действовать Тэва-трон I. В таблице 1 собраны уже существующий и еще планируемый список частиц, найденных на ускорителях.
Мы проделали долгий путь в поисках понимания, полученного из того, что сейчас является четырьмя поколениями послевоенных ускорителей. Мы идентифицировали шесть кварков, из которых состоят все адроны, то есть все частицы, участвующие в сильном взаимодействии. Мы располагаем свидетельствами существования шести лептонов. Мы частично объединили теорию электрослабых взаимодействий и весьма многообещающую теорию сильного (цветового) взаимодействия — квантовую хромодинамику. Полученные данные свидетельствуют в пользу идеи о том, что все силы описываются калибровочно-инвариантной квантовой теорией поля. Мы уже определили все соответствующие калибровочные бозоны, переносчики взаимодействий: фотон, W^, Z0 и глюоны. SSC: машина девяностых 295
Таблица 1. Глоссарий жаргона физики высоких энергий
ГW
т-лептон T
Голое очарование
W1Z
Компромиссное название частицы, открытой одно временно в Брукхейвене (J) и в SLAC (ф). Очень скоро эту частицу стали рассматривать как связан ное состояние очарованного кварка и очарованно го антикварка. Очарованный кварк был предложен в 1964 году Дж. Д. Бьеркеном и Глэшоу. Третий заряженный лептон (после электрона и мю она), открытый в SLAC в 1976 году. Три близко расположенных состояния частицы, открытые в 1977 году Ледерманом и его соратника ми в Лаборатории им. Ферми, очень скоро стали интерпретировать как связанные состояния но вого кварка, 6-кварка, и его антикварка. Вместе с т-частицей это основало третье поколение квар ков и лептонов.
Поскольку J/ф содержит очарование и антиоча рование, внутренние свойства кварков являются скрытыми. Состояние, содержащее очарованный кварк вместе с, скажем, анти-м-кварком, раскры вает квантовые числа очарования и представляет голое очарование. (Т — это аналогичная система, содержащая 6-кварки.) Переносчики слабого взаимодействия, которые были открыты в CERN в 1983 году.
Все они образуют мощный синтез, называемый стандартной моделью (см. таблицу 2).
Не раз говорилось, что стандартная модель дает полное и правильное описание всех наблюдаемых явлений на Земле и, возможно, даже во Вселенной. Нечто подобное говорили и раньше: о Вселенной Роберта Бойля, напоминающей часовой механизм, о великом синтезе Исаака Ньютона и Джеймса Клерка Максвелла. Гораздо позднее, в 1947 году, Джордж Гамов писал:
Сегодня мы располагаем гораздо более здравыми причинами, чтобы считать, что наши элементарные частицы действительно являются основными единицами и не могут быть разделены далее. Тогда как якобы неделимые атомы проявляли очень и очень разнообразные и довольно сложные химические, оптические и прочие свойства, элементарные ча- 296
SSC: машина девяностых Таблица 2. Адронные ускорители высоких энергий
Машина Место нахождения Тип Энергия пучка (ТэВ) Энергия в системе центра масс (ТэВ) Статус
SPS CERN Непо- 0,4 0,03 Дейст-
движная вующий
мишень
Тэватрон Лаб. им. Непо- 0,8 0,04 Дейст-
II Ферми движная вующий
мишень
ISR CERN рр- 0,03 0,06 Останов-
коллайдер лен
CBA BNL рр- 0,4 0,8 Аннули-
(Isabelle) коллайдер рован
SppS CERN рр- 0,32 0,64 Дейст-
коллайдер вующий
(1984/5)
Тэватрон I Лаб. им. рр- >0,9 >1,8 1986
Ферми коллайдер
Посвя- Лаб. им. рр- 3,0 6,0 Не реко-
щенный Ферми коллайдер мендован
коллайдер
УНК СССР рр- 20,0 40,0 1993?
коллайдер
SSC Техас рр- Наша меч-
коллайдер та
стицы современной физики обладают чрезвычайно простыми свойствами; в действительности, по своей простоте, их даже можно сравнить со свойствами геометрических точек. Кроме того, вместо достаточно большого количества «неделимых атомов» классической физики, сейчас в нашем распоряжении остались всего три существенно различные категории: нуклоны, электроны и нейтрино. И несмотря на сильнейшее желание и стремление свести все к самой простейшей его форме, все невозможно свести к ничему. Таким образом, мы, судя по всему, действительно достигли цели своих поисков основных элементов, составляющих материю. 297 SSC: машина девяностых
Подобная надменность никогда не была долговечной. В 1947 году были найдены пионы, затем обнаружились странные частицы, а шестидесятые годы стали свидетелями демографического взрыва новых «элементарных частиц».
