Техника - молодёжи 1965-04, страница 15

У НАС в ГОСТЯХ УЧЕНЫЕ ПЛАНЕТЫ

Благодарю Вас за приглашение написать статью для «Техники — молодежи».

Посылаю Вам свои соображения в пользу строительства сверхмощных ускорителей частиц, которые могут представить общий интерес для Ваших читателей.

■естно еще два вида частиц: лептоны, не обладающие сильными взаимодействиями при изученных энергиях, и остальные так называемые сильно взаимодействующие частицы. Лептоны уже сами по себе представляют загадку. К ним относятся два нейтрино, мю-мезон и обычный электрон — со всеми их античастицами. Мю-мезон и электрон проявляют очень сходные электромагнитные взаимодействия, а их «слабые» взаимодействия, обусловливающие бета-распад, нестабильность мю-мезонов и излучение нейтрино, изучены пока что плохо. Мы не понимаем, почему мю-мезон в двести раз тяжелее электрона или почему существует два нейтрино. Мы не понимаем, почему при низких энергиях слабые взаимодействия столь слабы. Когда вступят в строй запроектированные ускорители, то следует ожидать либо обнаружения новой частицы, чье существование предполагается и которая давно разыскивается, либо открытия новых элементов структуры слабых взаимодействий. Возможно также, что в этой области энергий слабые взаимодействия становятся сильными. Эти загадочные вопросы занимают умы большинства физиков. Что касается остальных частиц, то они взаимодействуют одна с другой сильно даже при низкой энергии — порядка каких-ни-будь 200 электроновольт. Единственным стабильным объектом в мире сильно взаимодействующих частиц является протон (и антипротон — конечно, при отсутствии вещества).

Взаимодействия частиц и их природа настолько тесно связаны друг с другом, что изучение соответствующих проблем невозможно без учета их взаимосвязи.

В настоящее время не существует разумной теории, отвечающей на поставленные вопросы. Правда, в динамике сильно взаимодействующих частиц появились интересные идеи, зачастую противоречивые, но, возможно,

«Быть или не быть?» — спрашивают физики.

взаимно дополняющие друг друга. Однако каждая из них обладает очень неопределенной логической базой или в настоящее время слишком далека от эксперимента. Осознание этой ситуации и сильное желание построить теорию, сравнимую с теориями классической и квантовой физики, снова и снова приводит моих коллег к размышлениям о том, как же найти наиболее разумный способ описания, которого мы пока что не имеем.

Мне кажутся плодотворными два главных направления в разработке теории сильно взаимодействующих частиц. Одно из них связано с симметриями, а второе — с нашими идеями о пространстве, времени и причинности.

Симметрия (в том смысле, в каком это слово будет здесь употребляться), есть выражение того факта, что некоторые аспекты физической ситуации являются несущественными. В атомной и ядерной теории эти симметрии приводят к квантовым числам, характеризующим стационарные состояния. В физике слабо взаимодействующих частиц существует несколько новых квантовых чисел, в частности, число пептонов минус число их античастиц, по-видимому, является строго сохраняющимся квантовым числом. Среди сильно взаимодействующих частиц имеется класс барионов, наилегчайшим членом которого является протон. Для этого класса разность числа частиц и античастиц также есть строго сохраняющееся квантовое число. Такого квантового числа не существует, однако, для других сильно взаимодействующих частиц — мезонов, точно так

же, как его нет и для световых квантов. Отметим, что наличие этих строгих квантовых чисел, хотя они и введены формально в теорию, является на самом деле менее объясненным и обоснованным, чем даже факт сохранения электрического заряда. Кроме того, физика сильно взаимодействующих частиц богата «почти» симметриями. Так, например, около трех десятилетий тому назад было найдено, что в ядрах различие между нейтроном и протоном практически очень незначительно. Это привело к симметрии изотопического спина, математический аппарат которого такой же, как и для обычного спина. В связи с этим в большинстве случаев для физики сильных взаимодействий не существенно, имеет ли мезон положительный или отрицательный заряд или же он нейтрален. В изотопические мультиплеты объединяются все сильно взаимодействующие частицы, которые наблюдались на опыте. Отметим, что симметрия изотопического спина игнорирует электромагнитные свойства этих частиц, которые играют такую решающую роль в их экспериментальном опознании.

Существует по крайней мере еще одна «почти» симметрия, характеризуемая другим «почти» квантовым числом: странность или ее эквивалент — гиперзаряд. В прошлом году появились дальнейшие указания на существование высшей симметрии, которая включает в себя как симметрию изотопическую, так и приблизительную, ответственную за странность. До сих пор ведутся дискуссии: не является ли эта высшая симметрия частью другой, бо-

- —-