Очарование физики - Глэшоу Ш.Л.
ISBN 5-93972-151-6
Скачать (прямая ссылка):
А что же мы ищем? Мы можем перечислить все конкретные проблемы, хоть какое-то решение которых мы стремимся найти, но мы должны признать урок, который преподала нам история: чаще всего прочего нашим уделом были сюрпризы.
Да, мы верим, что объединенная теория сильных, слабых и электромагнитных взаимодействий должна быть правильной, но ее подтверждение и разработка деталей требуют наличия данных, которые помогли бы дать те ответы, которыми мы сейчас не располагаем.
Главная наша проблема связана с симметрией триумфальной теории электрослабых взаимодействий, а именно с тем, что данная симметрия нарушается, и, в частности, с тем, что W- и Z-частицы имеют большую массу, тогда как тот же самый фотон имеет нулевую массу. Для решения этой проблемы был постулирован «бозон Хиггса» — частица, масса и свойства взаимодействия которой не определяются симметрией. Именно изучение этого решения в отношении проблемы масс указывает на масштаб в 1 ТэВ, ниже которого должны показаться какие-то новые явления, должна появиться новая физика. Эта проблема носит более общий характер: честно говоря, в действительности, мы не понимаем, откуда же вообще взялись массы всех основных частиц. Они представляют собой всего лишь параметры стандартной модели, так что мы опять пришли к задаче, содержащей 17 параметров. Масштаб массы в 1 ТэВ появляется из-за тесной связи этих параметров с электрослабой симметрией — так называемым сектором Хиггса.
Быть может, мы ошиблись, когда допустили, что кварки и лептоны действительно первичны. Вероятно, они состоят из еще более основных «прекварков». Если это так, тогда должна существовать новая сила, и объединение не будет полным, пока мы ее не поймем. Важные исследования точечной природы электронов, мюонов и кварков должны проводиться, по крайней мере, в масштабе 1 ТэВ, как и предлагает наша успешная стандартная модель. Здесь можно также добавить, что мы не понимаем, зачем нужны две «фотокопии» первого поколения (u,d,e,ve), и не знаем, существуют ли еще и другие поколения.
Симметрия всегда была маячком для нашего мировоззрения, и все же в слабых взаимодействиях присутствует нарушение CP-инвариантности, которое давно заботит нас. Здесь опять-таки присутствует некоторая связь с бозоном Хиггса, а значит, и с масштабом в 1 ТэВ.
Чтобы получить возможность обратиться к этим и другим проблемам, было написано огромное количество теоретических работ, в которых делались попытки расширить стандартную модель. Вводилось множество новых концепций с ключевыми словами типа «техницвет», «ги- 300
SSC: машина девяностых
перцвет» или «суперсимметрия». Однако эти зачастую изящные идеи не обременены никакими экспериментальными фактами. SSC нужен, чтобы найти данные, которые направят физику к истинному пониманию.
Наконец, следует отметить глубокую новизну, появившуюся в состоянии физики частиц в эпоху SSC, а именно: новое объединение этого предмета с космологией и данные, предоставленные величайшим небесным ускорителем, ранней Вселенной. Машина, создающая энергию в 40 ТэВ, позволит нам изучать материю в состоянии эквивалентном тому, в котором она находилась спустя 10~16 секунд после Большого взрыва; полученные при этом данные могут оказаться чрезвычайно важными для понимания того, как мы все сюда попали.
Быть может, мы убедили вас, что «пустыня» — не содержащая новой физики область высокой энергии, превышающей массу VF-частицы, — это мираж. Быть может, вы допустите, что с помощью SSC могут быть сделаны поразительные новые открытия. Но вы можете и не согласиться с этим. Вы можете сказать: физика частиц перестала быть «относящейся к делу». Стандартная модель — это все, что мы знаем, и все, что нам нужно знать для создания технологии, да и для всей науки, кроме разве что космологии, да и самой физики элементарных частиц. Наша дисциплина, продолжает критик, судя по всему, погрузилась в себя и больше не относится к остальной части научных стремлений человечества. Это своего рода искусство, которое творится ради самого искусства, только заниматься им очень дорого. И опять, спросит критик, кому нужен SSC?
Мы дадим несколько ответов с разных позиций: с позиций вызова, спин-офа, гордости и долга.
Вызовы. Вспомните Артура, разумного инопланетянина, прибывшего с далекой планеты, который оказывается на Вашингтон-Сквер (Нью-Йорк Сити) и видит двух стариков, играющих в шахматы. Любопытный Артур ставит перед собой две задачи: узнать правила игры и стать гроссмейстером. Физика элементарных частиц напоминает первую задачу. Физики, которые занимаются конденсированным состоянием, достаточно хорошо и абсолютно точно знающие правила своей игры, сталкиваются со второй задачей. Большая часть современной науки, включая химию, геологию и биологию, со времен падения витализма1 относится ко второй категории. Правила игры известны лишь частично только в космологии и в физике частиц. Оба вида стремлений важны, просто
'Витализм (от лат. Vitalis — жизненный) — течение в биологии, признающее наличие в организмах нематериальной сверхъестественной силы («жизненная сила», «душа», «архей» и др.), управляющей жизненными явлениями. Элементы витализма присутствовали в философии Аристотеля (энтелехия); наиболее известные виталисты 17-19 вв.: Я.ван Гельмонт, Г. Шталь, И. Мюллер, X. Дриш. — Прим. пер. 301 SSC: машина девяностых
