Теоретическая физика 20 века - Смородинский Я.А.
Скачать (прямая ссылка):
переходы между состояниями, отвечающими значениям р, равным -f-1 и -1,
или, другими словами, разрешило бы превращение нейтрона в протон и
наоборот, причем такое превращение нейтрона в протон должно быть
обязательно связано с рождением электрона, который наблюдается как р-
частица, и нейтрино, тогда как обратное превращение протона в нейтрон
должно сопровождаться исчезновением электрона и нейтрино;...
Простейший способ построения теории, в которой число частиц (электронов и
нейтрино) не обязательно сохраняется, заключается в использовании метода
"квантованных амплитуд вероятности" Дирака - Иордана- Клейна. Согласно
этому методу, амплитуды вероятности ф> для электрона и ср для нейтрино и
комплексно сопряженные к ним амплитуды ф>* и <р* следует рассматривать
как некоммутирующие операторы, действующие на функции от чисел заполнения
квантовых состояний электронов и нейтрино..."
Ферми переходит затем к написанию в обозначениях теории поля своего
знаменитого (3-взаимодействия (по случайности, он выбрал взаимодействие,
которое ныне именуется "векторным"). Мы не можем проследить здесь
последующего развития теории (3-взаимодействий, которое часто шло кружным
путем, а лишь кратко упомянем недолго жившую, но имевшую большое
историческое значение "(3-теорию ядерных сил". Речь идет об идее
Квантовая теория полей (до 1947 г.)
85
[86], возникшей в 1934г., согласно которой во втором порядке теории
возмущений нейтрон и протон могут взаимодействовать, испуская и снова
поглощая виртуальные электронно-нейтринные пары. Взаимодействие это
крайне слабо, но быстро расходится на малых расстояниях и допускает
разумное обрезание. Впоследствии было предложено еще несколько вариантов
этой теории (например, с виртуальными электронно-позитронными парами) и
обсуждение их продолжалось даже после открытия "мезотрона".
Тем временем Юкава [87] в 1935 г. опубликовал остроумную гипотезу,
согласно которой ядерные силы действуют через посредство бозонного ноля,
т. е. переносятся не парами, а отдельными частицами, подобно
электромагнитным силам, однако с тем существенным отличием, что эти
частицы должны обладать неравной нулю массой покоя; соответствующая этой
массе комптоновская длина волны определяет радиус взаимодействия ядерных
сил, как указывает стационарное решение где р = тс/Ь) "скалярного
волнового уравнения". Юкава оценил массу покоя бозона в 200 электронных
масс. Промежуточные бозоны несут заряд, что приводит к "обменному
характеру" ядерных сил. Интересно отметить, что Юкава предположил также,
что бозоны неустойчивы по отношению к (3-распаду, и ядерный (3-распад,
следовательно, можно было бы рассматривать как двухступенчатый процесс с
испусканием виртуального бозона на первом этапе. (В последнее время эта
идея снова стала модной, с тем лишь отличием, что понадобился новый
гипотетический бозон. Иной многоступенчатый механизм (3-распада и ядерных
сил, с участием бозона более тяжелого, чем нуклоны,- радиус действия сил
определялся в этом случае разностью масс,-был предложен Вентцелем [88].)
Когда работа Юкавы [87] стала известна, она не сразу встретила одобрение
и поддержку. Однако через два года она внезапно оказалась в центре
внимания, когда эксперименты по космическим лучам обнаружили, а затем
уверенно подтвердили существование заряженных частиц, более легких, чем
протон, но более тяжелых, чем электрон. Юкава предсказал их
существование! Впоследствии было даже обнаружено, что эти частицы
распадаются на электроны (и, по-видимому, на нейтрино). Заблуждение,
связанное с ошибочным отождествлением "ц-ме-зона" с "мезоном ядерного
поля", сохранялось около десяти лет и имело отрицательные, хотя и не
очень серьезные, последствия для мезонной теории.
86
jГ. Вентцель
Между тем, все большую роль стало играть расширение наших познаний о
свойствах ядерных сил. Зависимость ядер-ных сил от спинов, казалось,
требовала введения скорее векторного мезона, нежели скалярного, и
квантованное поле Прока, а также его возможное взаимодействие с нуклонами
сделалось предметом многочисленных исследований [89-92]. Кеммер [93]
первым рассмотрел также псевдоскалярное поле, сыгравшее потом такую
важную роль в описании я-мезона. Кеммер указал, что хотя скалярные и
псевдоскалярные частицы, будучи свободными, или находясь в поле
электромагнитных сил, ведут себя одинаково, их взаимодействие с нуклонами
различно из-за различия в четности операторов бозонного поля. Другим
значительным достижением Кеммера [94] было введение аппарата
изотопического спина в теорию мезонного поля; при этом результаты
оказывались "зарядово-симметричными",^ ядерные силы - "зарядово-
независимыми" (в любом приближении), на что, казалось, уже указывали
экспериментальные данные (например, по протон-протонному рассеянию).
Хотя недостатки теории возмущений были уже хорошо известны (см.,
например, [95]), для сравнения с экспериментом обычно продолжали
использовать результаты, полученные во втором порядке. Помимо нуклон-
