Очарование физики - Глэшоу Ш.Л.
ISBN 5-93972-151-6
Скачать (прямая ссылка):
В 1970 году по-прежнему не было ни крупицы экспериментальных данных, которые свидетельствовали бы о существовании очарованного кварка. Тем не менее, вместе со своими коллегами, Джоном Илиопуло-сом и Лучано Майани, я вернулся к этому завораживающему размышлению. Мы создали убедительное, но весьма косвенное свидетельство необходимости существования очарованного кварка. Теория без очарования была очень асимметрична и предсказывала некоторые виды асимметрии, которых в природе, по известным данным, нет. Очарованный кварк восстановил бы необходимую симметрию, тем самым устраняя расхождение с опытом.
К апрелю 1974 года я начал раздражаться из-за неспособности экспериментаторов обнаружить очарованный кварк, который, как я знал, должен существовать. На бостонском заседании по мезонной спектроскопии я предсказал, что очарование вот-вот откроют, и пообещал съесть свою шляпу, если его не обнаружат до следующего подобного заседания. В ноябре того же года об открытии новой частицы одновременно объявили ученые из Брукхейвена и экспериментаторы из Калифорнии, работавшие на устройстве, называемом SPEAR. SPEAR — это более крупный вариант электрон-позитронного коллайдера на встречных пучках, который впервые появился во Фраскати. Действительно, ученым из Фраскати удалось подтвердить существование новой частицы вскоре после того, как она была обнаружена.
Группа с Восточного побережья назвала новую частицу J, а группа с Западного побережья — -0. Сегодня эта частица носит двойное имя — J/-0. Руководители двух этих групп, Бертон Рихтер и Сэмюэл Тинг, за открытие этой важной новой частицы в 1976 году получили Нобелевскую премию по физике.
Вскоре после открытия J/ф начались многочисленные споры относительно того, что же это за частица. Мы с моими коллегами считали, что это мезон, образованный очарованным кварком и его антикварком. Но если бы это было так, то должны были бы существовать другие новые частицы, содержащие всего один очарованный кварк. Где же они? 190
Создание и открытие очарованного кварка
Ник Самиос, из Брукхейвена, был руководителем группы, которая нашла первую частицу омега-минус в 1964 году. В начале 1975 года его группа сообщила о первом наблюдении очарованной частицы — частицы, состоящей из м-кварка, d-кварка и с-кварка. Она была создана в большой пузырьковой камере пучком нейтрино, обладающих высокой энергией. Однако Самиосу удалось установить лишь один пример создания очарованной частицы. Этого было недостаточно, чтобы убедить сообщество физиков в существовании очарования.
Весной 1976 года группа физиков, работавшая в SPEAR, опубликовала статью о том, что им не удалось найти никаких признаков очарованных частиц. Тогда я разозлился по-настоящему и на заседании в Висконсине настоял, чтобы экспериментаторы вернулись в свои лаборатории и нашли новые частицы, которые просто обязаны были существовать. Мои аргументы подействовали. Всего через две недели после заседания мой друг Герсон Гольдхабер позвонил мне из Калифорнии, чтобы сообщить, что его группа из SPEAR наконец открыла неуловимые очарованные мезоны. Очень скоро ученые показали, что эти мезоны обладают точно предсказанными нами ранее свойствами.
Это было долгое ожидание: с 1964 года, когда родилась идея очарования, до 1976 года, когда она стала установленным фактом. Как я был рад поучаствовать в такой авантюре! Нет нужды говорить, что когда в 1976 году состоялась конференция по спектроскопии, мне не пришлось есть свою шляпу. Напротив, организаторы конференции раздали всем участникам леденцы в виде шляп. Именно им пришлось есть свои шляпы. Антинейтрино и геология
Экзотические частицы физики высоких энергий иногда могут оказаться очень важными в далеких от физики дисциплинах. Всего 35 лет назад мы определили, что пионы и мюоны — это составляющие космических лучей. В настоящее время пучки пионов постоянно используются для лечения некоторых видов рака, а мюоны космических лучей использовались для «рентгена» египетских пирамид с целью поиска спрятанных сокровищ. Нейтрино, призрачная частица, изобретенная Вольфгангом Паули в 1930 году, впервые наблюдалась в лаборатории в 1955 году. Казалось, что нейтрино не имеют практического применения, но ситуация изменилась.
Дисциплина нейтринной астрономии приобретает все большую важность. Нейтрино, исходящие от Солнца, зарегистрировали и измерили в ходе эксперимента, проводимого в глубокой золотоносной шахте в Южной Дакоте. Результаты не совпали с теоретическими ожиданиями. В Солнце есть что-то, что по-прежнему озадачивает нас. Космические лучи при столкновении с ядрами атмосферы являются другим источником нейтрино, которые также были зарегистрированы. Они создают нежелательный и сбивающий с толку фон пока безрезультатного поиска распада протона. Другим астрономическим источником нейтрино являются гигантские звездные взрывы, известные как сверхновые звезды. Выброс нейтрино, сопровождающий сверхновую, длится всего несколько минут и может быть замечен, если сверхновая вспыхивает недалеко от нас. К сожалению, такие события происходят не чаще одного раза в сто лет. Поиск выбросов нейтрино в результате взрыва сверхновой требует терпения, выходящего за пределы чувства долга.
