Очарование физики - Глэшоу Ш.Л.
ISBN 5-93972-151-6
Скачать (прямая ссылка):
Ранняя работа по ядерному бета-распаду, казалось, указывает на то, что значимым взаимодействием является смесь SlTnP. Только после открытия нарушения четности и повторного проведения нескольких ошибочных экспериментов стало ясно, что слабые взаимодействия в действительности являются VA. Синтез, выполненный Фейнманом и Гелл-Манном, а также Маршаком и Сударшаном, стал предвестником калибровочной теории слабых взаимодействий [7]. В 1958 году Бладман сформулировал первую й'[/(2)-калибровочную теорию слабых взаимодействий [8]. Он даже не пытался включить в нее электромагнетизм. Модель содержала традиционные взаимодействия заряженных токов, а кроме того, набор взаимодействий нейтральных токов. Последние имели ту же силу и форму, что и в современной теории в пределе, в котором слабый угол смешивания равен нулю. Безусловно, одну только калибровочную теорию слабых взаимодействий невозможно сделать перенормируемой. Для этого необходимо объединить слабые и электромагнитные взаимодействия.
Швингер, уже в 1956 году, верил, что слабые и электромагнитные взаимодействия следует объединить в калибровочную теорию [9]. Заряженный векторный посредник, имеющий массу, и безмассовый фотон должны быть калибровочными мезонами. Будучи его студентом, я принял эту веру. В 1958 году в своей гарвардской диссертации я писал: «Потенциально перенормируемая теория бета-процессов мало что стоит, если мы не имеем возможности использовать перенормируемую электродинамику. Нам следует предположить, что полностью приемлемая теория этих взаимодействий может быть получена, только если они рассматриваются совместно...» [10]. Мы воспользовались оригинальным й'[/(2)-калибровочным взаимодействием Янга и Миллса. Все нужно было устроить так, чтобы заряженный, а не нейтральный (электромагнитный) ток нарушал четность и странность. Построить такую теорию технически возможно, но она некрасива и ложна с позиций эксперимента [11]. Теперь мы знаем, что нейтральные токи действительно существуют и что электрослабая калибровочная группа должна быть больше, чем SU(2).
Другой электрослабый синтез без нейтральных токов предложили в 1959 году Салам и Уорд [12]. Им тоже не удалось понять, каким образом в теорию можно включить экспериментально доказанный факт нарушения четности. Между прочим, в продолжении своей работы в 1961 году они предложили калибровочную теорию сильных, слабых В направлении единой теории: нити в гобелене
231
и электромагнитных взаимодействий на локальной группе симметрии SU(2) ж SU(2) [13]. Это стало замечательным предзнаменованием принятой сегодня SU(Z) X SU(2) х U(I) модели.
Итак, мы подходим к моей собственной работе [14], проделанной в Копенгагене в 1960 году. Эту работу независимо от меня также выполнили Салам и Уорд [15]. Наконец-то мы поняли, что для описания электрослабых взаимодействий необходима калибровочная группа, больше чем SU(2). Салама и Уорда мотивировала неодолимая красота калибровочной теории. Мне казалось, что я нашел путь к перенормируемой схеме. Я пришел к группе SU(2) х U(I) по аналогии с приблизительной изоспиновой-гиперзарядовой группой, характеризующей сильные взаимодействия. В этой модели присутствовали два электрически нейтральных посредника: безмассовый фотон и массивный нейтральный векторный мезон, который я назвал В, но который сейчас известен как Z. Слабый угол смешивания определял, каким линейным комбинациям SU(2) X [/(І)-генераторов будет соответствовать В. Точную форму предсказанных взаимодействий нейтральных токов недавно подтвердили экспериментальные данные. Однако сила нейтрального тока обозначена не была, вследствие чего эта модель не являлась перенормируемой. Эти грубые упущения суждено было исправить работе Салама и Вайнберга, а также последующему доказательству перенормируемости. Более того, это была лептонная модель, и очевидно, что она не распространялась на адроны.
Перенормируемость
В конце пятидесятых благодаря работе Салама было известно, что квантовая электродинамика и псевдоскалярная мезонная теория перенормируемы. Но ни одна из традиционных моделей слабых взаимодействий — ни заряженные промежуточные векторные бозоны, ни прямые четырехфермионные связи — не удовлетворяла этому важному критерию. Моя гарвардская диссертация, которую я писал под руководством Юлиана Швингера, должна была следовать вере моего учителя в объединенную калибровочную теорию электрослабых взаимодействий. Я должен был найти какую-то причину, которая заставила бы поверить, что эта теория более правдоподобна, чем альтернативные ей. Фейнберг, работая с заряженными промежуточными векторными мезонами, обнаружил, что определенный тип расходимости мог бы быть уничтожен при некотором значении аномального магнитного момента мезона [16]. Это соответствовало не «минимальной электромагнитной связи», а магнитным свойствам, которых требовала калибровочная теория. Цзу Куо-Хсьен исследовал предел нулевой массы электродинамики заряженных векторных 232
В направлении единой теории: нити в гобелене
мезонов [17]. И вновь разумный результат был получен только для очень особого случая магнитного дипольного момента и электрического квад-ропольного момента — для значений, принятых в калибровочной теории. Был ли тот факт, что электромагнетизм заряженного векторного мезона является наименее патологическим в калибровочной теории, всего лишь совпадением?
