Очарование физики - Глэшоу Ш.Л.
ISBN 5-93972-151-6
Скачать (прямая ссылка):
За последние несколько лет ученые с помощью больших протон-антипротонных коллайдеров в CERN (Женева) и Лаборатории им. Ферми (Иллинойс) исследовали явления, происходящие при триллионах электрон-вольт. Эти энергии соответствуют температуре Вселенной, когда ей было всего несколько триллионных долей секунды. Пока что эксперименты подтверждают теорию, объединяющую электромагнитное и слабое взаимодействия. В других отношениях пока не появилось ничего удивительного. Самые интересные открытия, сейчас это ясно, были сделаны немного раньше.
Сверхпроводящий суперколлайдер (длина которого составляет 52 мили), если он будет построен в Техасе, как это сейчас планируется, может дать ответы на некоторые наши вопросы. Он поднимет границу высоких энергий в 20 раз. Когда Вселенная была очень молода и сияла ярким светом, все известные нам частицы не имели массы, а слабое и электромагнитное взаимодействия были абсолютно симметричны. Эта Большое и малое
223
молодая Вселенная весьма сильно отличалась от холодной и беспорядочной Вселенной, в которой живем мы. Каким-то образом симметрия была нарушена, слабое взаимодействие стало слабым, а различные кварки, лептоны и слабые бозоны приобрели, на первый взгляд, случайные массы, которыми они сейчас обладают. Как все это произошло? Обеспечив крошечное окошечко, из которого открывается вид на Вселенную в момент ее кристаллизации, суперколлайдер может помочь разгадать загадку происхождения массы.
Но ни суперколлайдер, ни его последователи ни на йоту не приблизятся к основному вопросу происхождения Вселенной. Чтобы воссоздать температуру Вселенной в момент ее рождения, нам понадобился бы ускоритель, размер которого равнялся бы нескольким световым годам. Однако это не означает, что мы никогда не сможем узнать природу младенческой Вселенной. Мы располагаем инструментом, которому эта задача по силам: человеческим мозгом.
Действительно, по мере того как мы приближаемся к завершению десятилетия замечательного прогресса, мы: многие мои коллеги, да и я тоже, — очень остро чувствуем, что мы стоим на грани глубокого нового синтеза — такого, который может выполнить наш священный долг, — понять, насколько это возможно, Вселенную, в которой мы родились. Мы надеемся, что очень скоро посредством одного только мышления (ну и, конечно, с помощью физиков-экспериментаторов и астрономов) наш вид начнет понимать, как и почему возникла Вселенная и что с ней произойдет после вымирания человеческого рода.
Примечание автора. Астрономы и физики полностью отказались от гипотезы CHAMPs. Свидетельства существования этих частиц не были обнаружены ни на Земле, ни на звездах. Работа теоретика: великое объединение В направлении единой теории: нити в гобелене
В 1956 году, когда я начал заниматься теоретической физикой, изучение элементарных частиц очень напоминало лоскутное одеяло. Электродинамика, слабые взаимодействия и сильные взаимодействия казались абсолютно разными дисциплинами, отдельно изучаемыми и отдельно преподаваемыми. Тогда не было логически последовательной теории, которая описала бы их все. События типа нарушения четности, успехов квантовой электродинамики, открытия адронных резонансов и появления странности были четко определенными составляющими картины, но подогнать их друг к другу было непросто.
Времена поменялись. Сегодня мы располагаем тем, что называется «стандартной теорией» физики элементарных частиц, согласно которой сильные, слабые и электромагнитные взаимодействия возникают из принципа локальной симметрии. В некотором смысле это законченная и предположительно правильная теория, предлагающая качественное описание всех явлений физики частиц и во многих случаях точные количественные предсказания. Экспериментальных данных, противоречащих теории, нет. В принципе, если еще и не на практике, все экспериментальные данные можно выразить через небольшое количество «элементарных» масс и констант связи. Теория, которой мы сейчас располагаем, — это истинное произведение искусства: лоскутное одеяло превратилось в гобелен.
Гобелены создаются множеством ремесленников, которые трудятся вместе. В законченной работе невозможно выделить вклад отдельных тружеников, так как слабые и неправильные нити перекрываются нужными. То же самое происходит и в нашей картине физики частиц. Часть этой картины образует объединение слабого и электромагнитного взаимодействий, а также предсказание нейтральных токов, отмеченное Нобелевской премией. Вторая часть касается обоснованного развития кварковой гипотезы от простой причуды до установившейся догмы. Еще одной ее частью является развитие квантовой хромодинамики в правдоподобную и эффективную теорию сильных взаимодействий, способную делать предсказания. Все они переплетаются между собой, образуя гобелен; одна часть не имеет особого смысла без другой. Даже развитие 228
В направлении единой теории: нити в гобелене
теории электрослабых взаимодействий не было таким простым и прямым, каким оно могло бы быть. Оно произошло во всем своем расцвете в разуме не одного физика и даже не трех. Эта теория тоже стала плодом совместных усилий многих ученых: экспериментаторов и теоретиков.
