Очарование физики - Глэшоу Ш.Л.
ISBN 5-93972-151-6
Скачать (прямая ссылка):
Вдохновленный этими особыми свойствами, я написал знаменитую статью [18]. Я утверждал, что слабо нарушенная калибровочная теория с нарушением симметрии, обусловленным явными массовыми членами, является перенормируемой. Мои коллеги очень быстро показали, что я ошибался.
И вновь, в 1970 году, мы с Илиопулосом показали, что обширный класс отклонений, которых можно было ожидать, в подобной калибровочной теории был бы аннулирован [19]. Мы показали, что простые отклонения порядка (аКА)п сводились «просто» к {аК2)п, где Л — это обрезающий импульс. Вероятно, это самая сложная теорема, которую когда-либо доказывали Илиопулос или я. И все же все наши труды оказались напрасными. Весной 1971 года Велтман сообщил нам, что его студент Герардус т'Хоофт установил перенормируемость спонтанно нарушаемой калибровочной теории.
Стремясь найти перенормируемость, я трудился не покладая рук, но совершенно не в том направлении. Калибровочная симметрия — это точная симметрия, но она скрыта. В нее нельзя вручную вставлять члены, содержащие массу. Ключом к проблеме является спонтанное нарушение симметрии: работа Голдстоуна, которую Хиггс и Киббл в 1964 году распространили на калибровочные теории [20]. Эти ученые никогда не думали о том, чтобы применить свою работу по формальной теории поля к феноменологически релевантной модели. В 1960 году я часто беседовал с Голдстоуном и Хиггсом. Неужели я не счел нужным рассказать им о своей SU(2) X {/(І)-модели, или они просто-напросто позабыли о ней?
И Салам, и Вайнберг имели достаточно большой опыт в формальной теории поля, и они оба работали с Голдстоуном над спонтанным нарушением симметрии. Вспоминая все это теперь, я не нахожу удивительным то, что именно они впервые воспользовались этим ключом. Их SU(2) X U( 1)-калибровочная симметрия является спонтанно нарушенной. Массы W и Z, а также природа действия нейтральных токов зависят от одного измеримого параметра, а не от двух, как это было в моей неперенормируемой модели. Была правильно предсказана сила нейтральных токов. Смелая гипотеза перенормируемости, выдвинутая Вайнбергом и Саламом, была доказана в 1971 году. Нейтральные токи обнаружили в 1973 году [21], но только в 1978 году стало ясно, что они обладают именно теми свойствами, которые были предсказаны [22]. В направлении единой теории: нити в гобелене
233
Нейтральный ток, изменяющий странность
В период с 1961 по 1970 год я фактически забросил идею электрослабой калибровочной теории. Тому было несколько причин, в том числе и провал моего наивного вторжения в перенормируемость. Другой причиной было появление эмпирически успешного описания сильных взаимодействий — й'[/(3)-унитарной схемы симметрии Гелл-Манна и Неемана. Эта теория изначально формулировалась как калибровочная теория с р, со и К*, выступавшими в роли калибровочных мезонов. Тогда было абсолютно невозможно представить, каким образом и сильные, и слабые взаимодействия могут быть калибровочными теориями: для коммутации структур слабых и сильных токов просто не было места. Кто мог предвидеть успех кварковой модели и переход SU(S) с арены аромата на арену цвета? Тогда подтверждались предсказания унитарной симметрии: в 1964 году была обнаружена предсказанная . Успешно применялась алгебра токов. На сцене господствовали сильные взаимодействия.
Когда, в 1960 году, я наткнулся на SU(2) х {/(І)-модель, я подумал о возможном ее распространении на адроны. Построение лишь лептон-ной модели казалось мне бессмысленным: как-никак, первой и главной проблемой был ядерный бета-распад. Одно было несомненно. Поскольку странность нарушалась заряженным током, то и нейтральный ток должен был делать то же самое. Тогда уже было хорошо известно, что изменяющие странность нейтральные токи либо запрещены, либо вообще отсутствуют. Я заключил, что Z0 нужно сделать гораздо более тяжелым, чем W. В те дни подобный поступок был произвольным, но допустимым: механизм нарушения симметрии был неизвестен. Я «решил» проблему изменяющих странность нейтральных токов, подавив все нейтральные токи.
На короткое время я вернулся к вопросу калибровочных теорий слабых взаимодействий в сотрудничестве с Гелл-Манном в 1961 году [23]. Исходя из недавно разработанных идей алгебры токов, мы показали, что калибровочная теория слабых взаимодействий непременно столкнулась бы с проблемой изменяющих странность нейтральных токов. Мы заключили, что недостает чего-то очень важного. Так оно и было. Ведь только после изобретения кварков могла появиться идея существования четвертого из них и вместе с ней механизм Глэшоу-Илиопулоса-Майани (GIM).
С 1961 по 1964 год мы с Сидни Коулменом посвятили себя использованию унитарной схемы симметрии. Весной 1964 года я провел короткий отпуск в Копенгагене. Там мы с Бьеркеном предложили, что систему Гелл-Манна - Цвейга, состоящую из трех кварков, необходи- 234
В направлении единой теории: нити в гобелене
мо расширить до четырех [24]. (В то же время такая мысль возникла и у некоторых других ученых [25].) Четвертый кварк мы назвали очарованным. Частично наше стремление ввести четвертый кварк основывалось на ошибочных понятиях адронной спектроскопии. Однако, помимо этого, мы хотели усилить аналогию между слабым лептонным током и слабым адронным током. Вследствие существования двух слабых дублетов лептонов мы считали, что должны существовать и два дублета кварков. Суть идеи была правильной, однако сегодня, похоже, существует три дублета кварков и три дублета лептонов.
