Очарование физики - Глэшоу Ш.Л.
ISBN 5-93972-151-6
Скачать (прямая ссылка):
Следующий уровень порядка, несомненно, раскрывает современная периодическая таблица кварков и лептонов, изображенная на рисунке 5. Элементарные фермионы образуют семейства, каждое из которых обладает одинаковым периодически повторяющимся набором сильных и электрослабых свойств. Этот набор объясняется с помощью великого объединения, но причина, на первый взгляд избыточного, копирования семейств остается неясной.
'Причина существования (фр.) — Прим. пер. Есть ли будущее у физики элементарных частиц?
211
Лептоны
"Є
H-е
—I—
65
—і— 75
55
85
Переносчики
взаимодеиствия F
J-
IT
Рис. 4. Современный демографический взрыв элементарных частиц. Согласно нашей канонической теории остается найти по одной частице каждого типа. С f-кварком и тау-нейтрино проблем почти нет. Однако поиск бозона Хиггса — это самая большая проблема для сторонников стандартной модели. Будет ли он найден? Или будет найдено что-то неожиданное?
Со времен Бора до настоящего времени физика частиц пережила грандиозный прогресс. Многие прошлогодние проблемы, и даже 212
Есть ли будущее у физики элементарных частиц? 212
большинство этих проблем, получили решение. В большой степени наш успех является результатом экспериментального открытия. В общем, необходимой эмпирической основой нашей теории являются терпение и усидчивость. Это накопленное знание, существованием которого мы обязаны очень многим ученым, лишь немногих из которых мы вспоминаем, говоря об особенно поразительном или важном открытии. Хотя все это уже история, перемежаемая драматическими и удивительными событиями. Замечательно часто случались вещи вроде непредвиденного открытия рентгеновских лучей или радиоактивности.
Например, в тридцатых годах был открыт нейтрон, затем дейтрон, позитрон и мюон. И не будем забывать о ядерном синтезе.
Сороковые годы были свидетелями приручения ядерной силы, если таковым можно назвать использование атомной бомбы. Был измерен лэмбовский сдвиг, приведший к удивительному развитию согласованной релятивистской квантовой теории. Это было десятилетие пионов и странной частицы.
В пятидесятые годы нарушение четности удивило почти всех. То же самое произошло, когда были выявлены еще более странные свойства странных частиц: связанное с ним создание и нейтральное поведение каона. Нейтрино действительно «увидели» в лаборатории, где, кроме того, было обнаружено первое возбужденное состояние нуклона. Был пущен в действие первый ускоритель, достаточно мощный, чтобы создать антиматерию. Открытие антипротона было серьезным достижением, но вряд ли кого-то удивило.
Швингер ничуть не удивился открытию второго вида нейтрино в шестидесятых годах, чего не скажешь о большей части нас. Демографический взрыв новых видов адронов вышел из под контроля. Словно по мановению волшебной палочки эти новые частицы образовали полные супермультиплеты й'[/(3)-симметричной схемы. Глубоконеупругие электронные рассеивания создали убедительное свидетельство существования точечных «партонов» в протоне, который, как и атом, оказался далеко не рождественским пудингом. А кто предсказывал нарушение симметрии относительно обращения времени?
Так начались семидесятые годы. Сумасшедшая теория, претендующая на объединение слабых и электромагнитных взаимодействий, оказалась перенормируемой, и подозрительные экспериментаторы очень удивились, когда обнаружили, что ее нейтральные токи действительно существуют. Открытие J/ф-частицы тоже оказалось большим сюрпризом, а некоторые из нас удивились и существованию очарованных частиц. Как будто всего этого было мало, обнаружились еще тау-лептон, ипсилон-частица и связанные с ними прелестные частицы. Есть ли будущее у физики элементарных частиц? 213
-1 -1/3 О 2/3
е d Ve U
H- 1938 S 1947 vH 1961 С 1974
T 1975 b 1976 t
Частицы материи
1980 1983 1984
7 g W Z HIGGS
Переносчики взаимодействий
Рис. 5. Периодическая таблица кварков и лептонов и дополнительный список переносчиков взаимодействий. Два десятилетия назад эта таблица предполагала возможность существования очарованного кварка. Сегодня она намекает на более глубокий уровень элементарной структуры. Каждый ряд, или семейство, являет собой минимальную единицу, свободную от аномалий. Почему этих семейств всего три, или их больше, чем три? В первой таблице Менделеева не было места для инертных газов. Неужели мы опять совершили подобное упущение?
Восьмидесятые годы были замечательно спокойным периодом. Удивительным было лишь то, что CERN сумел начать своевременный и эффективный поиск промежуточных векторных бозонов. Любое проявление международного сотрудничества всегда удивляет. Однако существование W- и Z-бозонов (как и существование антипротона) на самом деле нельзя считать чем-то совершенно неожиданным.
Отсутствие фундаментального, но неожиданного открытия в этом десятилетии нельзя назвать результатом отсутствия экспериментальных попыток. За восьмидесятые годы мы получили сообщения о нескольких сюрпризах. Беда в том, что, судя по всему, в действительности этих 214
