Текст книги "Воспоминания"

Автор книги: Андрей Сахаров

сообщить о нарушении

Текущая страница: 24 (всего у книги 62 страниц)

В отличие от только что обсужденной она являлась гипотезой, причем, как я уже отмечал, такой, которая шла вразрез с установившимися в науке тех лет убеждениями. Отчасти поэтому моя работа тогда привлекла мало внимания.

В хорошей книге Зельдовича и Новикова (вышедшей в свет в 1975 году!)1 есть параграф, посвященный гипотезе нарушения барионного заряда и объяснению с ее помощью барионной асимметрии Вселенной. Общее отношение – определенно отрицательное.

Когда я писал свою работу, я знал о предложении Ли и Янга попытаться обнаружить на опыте поле, обусловленное барионным зарядом (мне рассказал об этом предложении Я. Б. Зельдович). Наличие такого поля явилось бы подтверждением сохранения барионного заряда, подобно тому, как наличие у электрически заряженных тел кулоновского электрического поля является «гарантом» сохранения электрического заряда. Аналогично – гравитационное поле, существующее в окрестности любой системы тел (на «бесконечности»), однозначно связано с сохраняющейся массой системы (или энергией, по формуле Эйнштейна). В общем, из самого факта существования дальнодействующего поля (т. е. убывающего обратно пропорционально квадрату расстояния) следует, что оно вызвано какой-то сохраняющейся субстанцией. Обратное заключение – что отсутствие поля означает отсутствие соответствующей сохраняющейся величины – не является логически обязательным, но оно весьма правдоподобно.

По существу, независимость ускорения свободного падения тел от их химического состава, которую проверял Галилей, бросая разные предметы с Пизанской башни, одновременно указывает на отсутствие барионного поля. Эти опыты Галилея явились началом современной экспериментальной науки, в этом их историческое значение. Теперь, с высоты знаний ХХ века, мы можем сказать, что Галилей закладывал основы теории тяготения Эйнштейна (принцип эквивалентности инертной и тяготеющей массы) и проверял, существуют ли не гравитационные и не электрические силы дальнодействия – что, в частности, имеет отношение к проблеме барионного заряда. Заметим, что, если бы обнаружилось различие ускорений, это имело бы большие последствия. И всегда есть опасность (или надежда), что при дальнейшем уточнении что-нибудь обнаружится. Опыты Галилея подвергались уточнению много раз. Вскоре после него – Ньютоном, использовавшим маятники из разных материалов. В нашем веке – в опытах Этвеша, затем Дике и, наконец, Брагинского и Панова, со все возрастающей точностью, достигшей у Брагинского и Панова 10-12 – 10-13 (по-прежнему с негативным результатом).

Я узнал совсем недавно, что в 1964 году (т. е. до меня, так же как до Янга и Ли) Стивен Вейнберг, исходя из отсутствия барионного поля, предположил, что барионный заряд не сохраняется. Он также обсуждал возможную связь этого с космологией. В своей популярной книге (1977 год) о космологии «Первые три минуты» – я уже отсылал к ней читателя – Вейнберг не упоминает о своей гипотезе, видимо не придавая ей значения.

Я должен сказать, что в работе 1967 года я предложил конкретный механизм нарушения барионного заряда, который, по-видимому, не имеет отношения к действительности. В 1970 году появилась интересная работа по проблеме возникновения барионной асимметрии Вадима Кузьмина (со ссылкой на мою работу), затем – работа Пати и Салама, в которых предлагались другие гипотезы относительно механизма нестабильности протона. Они также, по-видимому, не соответствуют природе. Важный принципиальный шаг был сделан Джорджи и Глешоу в 1974 году.

В своей статье Джорджи и Глешоу развивают успех работ Глешоу, Вейнберга и Салама, в которых были объединены в единой теории слабые и электромагнитные взаимодействия элементарных частиц. Джорджи и Глешоу предложили первый (и очень интересный) вариант того, что теперь называется GUT (Grand Unification Theory, Теория Великого Объединения), с объединением сильных, слабых и электромагнитных взаимодействий, оставив за бортом только гравитацию. К этому времени утвердилось представление о структуре барионов как составных частиц, состоящих из трех «более элементарных» частиц – кварков (соответственно, антибарион состоит из античастиц – антикварков). В теории кварки и лептоны (собирательное название электрона и нейтрино) рассматриваются на равных правах и могут превращаться друг в друга. Следствие этого – возможность реакций с изменением барионного заряда. Например, протон может распадаться на позитрон и два фотона. Процесс распада происходит с образованием на промежуточной стадии так называемого икс-бозона (а также иных аналогичных по свойствам тяжелых скалярных и векторных частиц, для краткости будем говорить только об икс-бозонах; поясним, что векторными называются поля, которые могут существовать в разных состояниях поляризации, электромагнитное поле – простейший пример, а скалярными называются поля, подобные звуку, не обладающие свойством поляризации).

Вероятность этой реакции распада чрезвычайно мала. Дело в том, что масса кварка заведомо меньше массы икс-бозона. Поэтому эта реакция не происходит в обычном (классическом) смысле слова. Происходит лишь некое малое «раскачивание» той степени свободы вакуума, которая соответствует икс-бозону. Даже слабая ручка маленького ребенка (кварка) может слегка раскачать язык огромного колокола, но амплитуда этого колебания будет тем меньшей, чем больше масса языка (икс-бозона). Согласно теории, вероятность реакции обратно пропорциональна массе икс в четвертой степени. Джорджи и Глешоу из некоторых соображений оценили массу икс-бозона, потом эти оценки неоднократно уточнялись. По этим оценкам масса икс превосходит массу протона в 1015 раз (т. е. необыкновенно велика по масштабам микромира), и, соответственно, время жизни протона равно 1031 лет, т. е. в 10 раз больше существовавшего тогда экспериментального предела. Если бы удалось подтвердить предсказание о распаде протона, это было бы величайшим триумфом теории Джорджи и Глешоу, всей современной теории элементарных частиц! Сейчас запланированы крупномасштабные опыты с целью обнаружить распад протона в большой массе чистой воды с помощью счетчиков излучения Черенкова. Чтобы избежать помех от космических лучей, эти опыты следует проводить глубоко под землей. Есть также не вполне уверенные показания, что два случая распада протона уже наблюдались в подземных экспериментах индийско-японской экспериментальной группы в глубокой шахте недалеко от Бангалора. (Добавление 1987 г. Сейчас предел для времени жизни протона значительно повышен до величины порядка 1031 лет или еще выше, что уже почти исключает первоначальную схему Джорджи и Глешоу, но современные суперсимметричные теории дают гораздо большее время жизни.)

Распад икс-бозона может происходить по двум каналам – на антикварк и позитрон или на два кварка; соответственно, анти-икс может распадаться на кварк и электрон или на два антикварка. Это та самая ситуация, о которой писал Окубо. Суммарная вероятность распада икс равна суммарной вероятности распада анти-икс. Но при распаде икс образуется больше пар кварков, чем при распаде такого же количества анти-икс – пар антикварков. А также образуется меньше антикварков и позитронов, чем кварков и электронов при распаде анти-икс. Существенно, что распад икс происходит неравновесно, с «запаздыванием». В противном случае барионная асимметрия, по общим теоремам, не могла бы образоваться. (Нагляднее всего исходить из теоремы, установленной еще в ХIХ веке американским физиком Д. Гиббсом, согласно которой вероятность какого-либо состояния в равновесии однозначно определяется его энергией, одинаковой для частиц и античастиц в силу СРТ-симметрии.) На дальнейших стадиях космологического расширения Вселенной происходит аннигиляция антикварков с кварками, затем – слияние избыточных кварков в барионы, а избыточные электроны еще позже входят в состав атомов. Так возникает вещество. Космологические следствия GUT были поняты большинством физиков не сразу.

Мне же, конечно, следовало сразу ухватиться за GUT. К сожалению, я не сразу понял идеи GUT и не сумел принять участия в их развитии. Об одном своем заблуждении, сыгравшем тут роль, я расскажу чуть ниже.

В 1976 году я был на международной конференции по физике элементарных частиц в Тбилиси. В перерыве между докладами ко мне подошел один из иностранных участников и спросил, правда ли, что у меня есть работа, в которой я рассматриваю распад протона в предположении дробных зарядов кварков. Я сказал, что такая работа была у меня 10 лет назад, но что сейчас мне больше нравится теория Пати и Салама, в которой кварки обладают целым зарядом и поэтому нестабильны и ненаблюдательны. Мой собеседник вежливо раскланялся и отошел. А через день я понял, что я зря как бы отрекся от своей работы и зря высказался в пользу кварков с целыми зарядами.

На самом деле уже тогда можно было быть почти уверенным, что гораздо более красивая теория дробно заряженных кварков соответствует действительности. Дальнейшее развитие только подтвердило эту картину, включающую так называемую квантовую хромодинамику – динамическую теорию сильных взаимодействий. Согласно этой теории кваркам приписывается дополнительная степень свободы, называемая условно цветом, – отсюда название. Квантовая хромодинамика (английское сокращение QCD) имеет большие успехи в описании масс адронов и других их свойств. Характерная ее особенность – удержание кварков: их нельзя извлечь из бариона или мезона, подобно тому, как электрон извлекается из атома. Причина – образование «струны», удерживающей кварк с силой, не падающей с расстоянием.

Я пытался найти своего собеседника на конференции в Тбилиси, чтобы исправить допущенный промах, но, не зная его фамилии, – не смог.

В 1977 году А. Ю. Игнатьев, Н. В. Красников, В. А. Кузьмин и А. Н. Тавхелидзе в докладе на международной конференции и в 1978-м М. Иошимура в получившей большую известность работе сделали то, что мог бы сделать, но не сделал я – связали теорию GUT с барионной асимметрией Вселенной. Эти работы произвели большое впечатление и вызвали множество новых исследований, в которых, в частности, была выяснена описанная роль частиц икс и других бозонов, так называемых скаляров Хиггса. Среди авторов: Кузьмин, Игнатьев, Шапошников, Красников, Вейнберг (S. Weinberg), Нанопулос (D. V. Nanopoulos), Тамвакис (K. Tamvakis), Зусскинд (L. Susskind), Димопулос (S. Dimopoulos), Тернер (M. Turner), Туссант (D. Toussant), Трейман (S. Treiman), Вилчек (F. Wilczek), Зи (A. Zee) и многие другие; я могу не знать некоторых авторов и многие работы.

После этих работ нестабильность протона, которая раньше рассматривалась как вероятный недостаток GUT, теперь стала ее важным преимуществом (я-то это понимал и раньше).

Появились и другие работы, в которых выявились новые аспекты связи физики элементарных частиц и космологии. Несомненно, эта связь – одна из примечательных особенностей современной науки. Сыграла ли моя работа 1967 года какую-либо роль в инициировании этого научного процесса? Прямых доказательств у меня нет. Иошимуре, видимо, моя работа была неизвестна. Но все же мне хотелось бы думать, что косвенно моя работа как-то повлияла на формирование научного мнения в те 10 лет, которые отделяют ее появление от работы Иошимуры.

В заключение я хочу рассказать об одном моем заблуждении, которое сильно помешало мне своевременно правильно оценить работу Джорджи и Глешоу и другие работы по GUT и барионной асимметрии и нашло отражение в моих работах.

В квантовой теории элементарных частиц известны два метода описания элементарных частиц со спином 1/2 (фермионов). Один из этих методов, исторически первый, принадлежит Дираку, это «теория дырок», в которой античастицы рассматриваются как вакансии («дырки») в ненаблюдаемом море частиц отрицательной энергии. Другой метод – квантовой теории поля – рассматривает частицы и античастицы равноправно. Я считал, что необходимо ограничиваться такими теориями, в которых применимы оба метода и они эквивалентны. Большинство теорий, рассматривавшихся до сих пор, удовлетворяли этому критерию. Из теории «дырок» следует закон сохранения общего числа фермионов, и никак нельзя допустить такого процесса, как распад икс-бозона на два кварка. Поэтому я с сомнением относился к теории Джорджи – Глешоу, а в качестве механизма распада протона предполагал распад на три лептона (каждый кварк превращается в лептон), с выполнением закона сохранения числа элементарных фермионов (кварков и лептонов). Но теперь (в момент, когда я это пишу) мне кажется, что все это построение – заблуждение. Нет никакого закона сохранения числа фермионов, так как опыты по проверке принципа эквивалентности не обнаруживают никакого поля, сопутствующего фермионам. А значит, не надо требовать эквивалентности «теории дырок» и метода квантовой теории поля. Наиболее правдоподобной тогда оказывается теория GUT с возможным распадом протона на позитрон (в некоторых вариантах теории – преимущественно мю-плюс-мезон) и гамма-кванты (но тоже без нового точного закона сохранения разности числа барионов и лептонов, который предполагается в некоторых вариантах GUT) и с объяснением барионной асимметрии Вселенной через распад бозонов по двум конкурирующим каналам в качестве главного механизма.

Обидно, что из-за этих (и других) заблуждений я не смог довести до конца одну из лучших своих работ!

У работы 1967 года, наряду с фотонно-барионным отношением, была и еще одна предпосылка – гипотеза о «космологической СРТ-симметрии». Я предположил, что все процессы во Вселенной СРТ-симметричны относительно точки бесконечной плотности. Это – один из возможных ответов на вопрос, что было до момента «начального» состояния бесконечной плотности. Дальнейшее обсуждение СРТ-отражения – в моей работе, опубликованной в 1980 году1. Космологическое СРТ-отражение – это единственная возможность тождественного обращения времени, в соответствии с теоремой Паули–Людерса. Надо ли требовать именно тождественного обращения – отдельный вопрос, на который я не знаю ответа.

Из космологической СРТ-симметрии с необходимостью следует точное равенство нулю начальных значений всех сохраняющихся зарядов (формальное доказательство – в статье 1980 года, но по существу это ясно и так), тем самым – динамическое происхождение барионной асимметрии. Для меня именно эта предпосылка была главной. Теперь она уже не кажется мне таковой. По-прежнему будучи уверен в динамическом объяснении барионной асимметрии, я сомневаюсь в гипотезе СРТ-отражения, более того – я считаю ее неверной.

Я считаю также теперь, что нарушение СР-симметрии не заложено в основных уравнениях теории, а есть следствие некой неустойчивости СР-симметричных решений, это так называемое спонтанное нарушение симметрии, предполагаемое теоретиками для очень многих свойств симметрии. Если это так, то во Вселенной могут возникнуть области с разными знаками СР-симметрии и, соответственно, – с разными знаками барионной асимметрии. Размеры барионных и антибарионных областей для согласия с наблюдениями должны быть гигантскими (миллиарды световых лет в нашу эпоху). Подчеркну, что это совсем другая картина, чем та, которая предполагалась в старых гипотезах с пространственным разделением вещества и антивещества из зарядово-нейтральной плазмы.

В модели замкнутой Вселенной суммарные объемы барионных и антибарионных областей в теории со спонтанным нарушением симметрии могут быть различными. В частности, не исключено, что наблюдаемая нами область охватывает всю Вселенную.

Несколько слов о дальнейшем развитии проблемы барионной асимметрии Вселенной. Возникновение барионной асимметрии, сопровождающееся нарушением закона сохранения барионного заряда, является абсолютной необходимостью в теории раздувающейся Вселенной. Даже если до раздувания плотность сохраняющегося барионного заряда была отлична от нуля, в ходе раздувания она уменьшилась бы до пренебрежимо малой величины, гораздо меньшей, чем наблюдаемая плотность. Сам факт существования барионной асимметрии свидетельствует об отсутствии в природе закона сохранения барионного заряда (сейчас это единственное свидетельство).

С другой стороны, объяснение образования барионной асимметрии в теории раздувающейся Вселенной встречается с некоторой трудностью. Ведь если образование избытка кварков над антикварками произошло до раздувания, то этот избыток тоже будет распределен на гигантский объем. Избыток кварков над антикварками обязательно должен образоваться после раздувания. Между тем совершенно не ясно, достаточно ли была высока после раздувания температура для того, чтобы могли образоваться икс-бозоны (в некоторых вариантах теории раздувания температура относительно мала). Возможный выход из этой трудности заключается в том, что барионная асимметрия может пережить опасный период в «скрытом» состоянии – в виде обладающих барионным зарядом скалярных частиц, существование которых предполагается в теории суперсимметрии (работа Я. Аффлека и М. Дайна).

В последние годы важными явились работы А. Ю. Игнатьева, В. А. Кузьмина и М. Е. Шапошникова. Основываясь на работе Хофта о нарушении барионного заряда в объединенной теории электрослабого взаимодействия, они нашли, что такое нарушение происходит при температуре, гораздо меньшей, чем необходимо для образования икс-бозонов. При этом процессы превращения частиц происходят почти равновесно, барионная асимметрия, возникшая на более ранней стадии, уменьшается (с одновременным образованием избытка антинейтрино).

С гипотезой космологической СРТ-симметрии связано название моей популярной статьи «Симметрия Вселенной», которую я написал в 1965 году по предложению редакции сборника «Будущее науки»1. Статью для сборника я писал одновременно со статьей для научного журнала, это было очень полезно для моей работы (все основные научные идеи пришли мне в голову, когда я писал популярную статью!!!). Но я не знаю, удался ли мой научно-популярный дебют. Боюсь, он был не очень понятен даже специалистам; во всяком случае, я не знаю никаких отзывов ученых на эту статью (хотя она была перепечатана одним немецким научно-популярным журналом).

Однажды – это происходило, по-видимому, в 1967 году – Зельдович и я возвращались после какого-то совещания на объект (т. е. возвращался я, а он уже ехал вроде бы в командировку). Мы проезжали в машине по тем же хорошо знакомым местам, по которым когда-то вез меня Ванников. Яков Борисович спросил, какая из моих чисто теоретических работ больше всего мне нравится. Я сказал: «Барионная асимметрия Вселенной». Он как-то весь сморщился, сжался: «Это та работа, где барионный заряд не сохраняется и время течет в обратную сторону?» – «Да, та самая». Зельдович промолчал, но было ясно, что он сильно сомневается в ценности этих моих идей. Мы въехали в зону, за окном машины замелькали сосны объектовского поселка. До «генералки» (столовой) оставалось ехать еще несколько минут. Я как раз успевал задать вопрос и получить на него ответ. «А из ваших работ какая вам больше всего нравится?» – «Если говорить о старых работах, то – совместная с Герштейном о сохранении векторного тока в слабых взаимодействиях. А вообще-то мне больше всего нравятся мои самые последние работы. Но я боюсь о них говорить. Слишком часто потом получалось, что мои работы бесследно рассыпались...»

Среди последних работ Зельдовича, о которых он говорил тогда с некоторой неуверенностью, была работа о космологической постоянной, но теперь можно даже определенно сказать, что это – одна из его лучших. Эта работа была инициирована некоторыми сенсационными результатами астрономических наблюдений и, в свою очередь, послужила толчком для моей работы о нулевом лагранжиане гравитационного поля.

В первой половине 60-х годов были открыты так называемые квазары – удивительные астрономические объекты, обладающие гигантской абсолютной светимостью, наблюдаемые поэтому в телескоп на рекордно больших расстояниях в миллиарды световых лет (больших, чем галактики).

В 1966–1967 годах появились данные, что распределение квазаров по величине красного смещения якобы свидетельствует, что в какой-то период в прошлом расширение Вселенной резко замедлилось, почти прекратилось, а потом вновь возобновилось с возрастающей скоростью. Такая картина могла бы иметь место, если бы в уравнениях общей теории относительности присутствовала космологическая постоянная. Я раньше уже говорил о ней и сейчас остановлюсь на этом подробней. Наблюдательные данные оказались потом недостоверными, но внимание к космологической постоянной было привлечено и с тех пор уже не исчезало (а до этого, например в известном курсе Ландау и Лифшица, писалось, что после работ Фридмана нет никакой необходимости рассматривать уравнения с космологической постоянной).

Введение космологической постоянной эквивалентно предположению, что вакуум обладает некоторой плотностью энергии и противоположным по знаку давлением, которые создают гравитационное поле по тем же законам, что «обычная» материя. Идея Зельдовича заключалась в том, что космологическая постоянная представляет собой энергию нулевых колебаний квантовых полей элементарных частиц и их взаимодействий. На заре квантовой теории поля энергия нулевых колебаний, как я уже писал, очень пугала теоретиков. Потом возникла привычка к ним, стали считать, что это – ненаблюдаемое постоянное слагаемое в полной энергии (но при этом забывали, что и постоянное слагаемое в энергии должно создавать гравитационное поле – на это и указал Зельдович). Напомню, что в квантовой механике каждой колебательной степени свободы системы (каждому «маятнику») соответствует энергия hw (1/2 + n); w – частота, h – постоянная Планка и n – целое число. При n = 0 имеем состояние наименьшей энергии, из-за присутствия в формуле половинки она не равна нулю; это – следствие принципа неопределенности. Число степеней свободы в вакууме бесконечно; соответственно, энергия нулевых колебаний вакуума может оказаться тоже бесконечной. Выход тут заключается в том, что нулевая энергия фермионов – частиц с полуцелым спином – имеет другой знак, чем энергия бозонов, и в принципе возможна компенсация. Окончательное решение проблемы, как я думаю, – в использовании идей так называемой суперсимметрии – симметрии между бозонами и фермионами.

Зельдович докладывал свою работу о космологической постоянной на семинаре Теоретического отдела в ФИАНе. Я тогда еще не ходил в ФИАН и не присутствовал на этом докладе. Теоретики ФИАНа резко отрицательно отнеслись к идеям Зельдовича, которые шли вразрез с установившейся традицией игнорировать нулевую энергию. После семинара Зельдович позвонил мне по телефону и рассказал содержание своей работы, очень мне сразу понравившейся. А через несколько дней я сам позвонил ему со своей собственной идеей, представлявшей дальнейшее развитие его подхода.

Я решил рассмотреть те изменения энергии нулевых колебаний полей элементарных частиц, которые имеют место при переходе от плоского четырехмерного пространства-времени к искривленному, и связать эти изменения энергии с выражениями, входящими в уравнения теории тяготения Эйнштейна. Эйнштейн (и независимо от него Давид Гильберт) постулировали эти выражения, а коэффициент при них – обратно пропорциональный гравитационной постоянной – брали из опыта. По моей идее функциональный вид уравнений теории тяготения (т. е. общей теории относительности), а также численная величина гравитационной постоянной – должны следовать из теории элементарных частиц «сами собой», без каких-либо специальных гипотез.

Зельдович встретил мою идею с восторгом и вскоре сам написал работу, ею инициированную.

Я назвал свою теорию «теорией нулевого лагранжиана». Это название связано с тем, что теоретикам часто удобно иметь дело не с энергией и давлением, а со связанной с ними другой величиной – так называемой функцией Лагранжа; это разность кинетической и потенциальной энергий (на квантовом языке – с лагранжианом). В части своих работ я пользовался этим аппаратом.

Для наглядного изображения своей идеи я придумал образный термин – «метрическая упругость вакуума». При внесении в вакуум материальных тел, обладающих некоторой энергией, они стремятся его «искривить», т. е. изменить его метрику (геометрию). Но вакуум «противится» такому изменению, так как благодаря происходящим в нем квантовым движениям он обладает «упругостью». Наглядный образ – шланг, по которому течет вода. В этом случае, однако, упругость имеет обратный знак, имеет место неустойчивость. Чем больше упругость вакуума, тем меньше изменяется его геометрия телами данной массы и тем меньше гравитационное искривление траекторий. По масштабам микромира упругость вакуума очень велика, т. е. гравитационные взаимодействия для частиц микромира – слабы.

Потом я узнал, что у меня были предшественники в этого рода идеях (у меня нет под рукой ссылок, кажется один из них – Паркер), а также были авторы, которые независимо пришли к близким идеям (среди них – О. Клейн). В одной из старых работ Вейнберга вводится «нулевой лагранжиан» для тяжелого векторного бозона. Я узнал об этой работе не ранее 1968 года (из нее я заимствовал термин «нулевой лагранжиан»). Дальнейшее развитие идеи «индуцированной гравитации» получили в работах Хидецуми Теразава (H. Terazawa) и, в последнее время, в работах Стивена Адлера и Д. Амати и Г. Венециано. Я также не раз возвращался к ним.

Четвертая работа, о которой я хочу тут рассказать, – совместная с Я. Б. Зельдовичем статья «Кварковая структура и массы сильновзаимодействующих частиц» («Ядерная физика», 1966)1. Я остановлюсь лишь на той части этой работы, которая выдержала проверку временем, – на полуэмпирической формуле для масс мезонов и барионов.

Работа была написана в то время, когда вслед за выдвинутой Гелл-Маном и Цвейгом гипотезой кварков и первыми работами по симметрии сильновзаимодействующих частиц (адронов, как мы теперь говорим) работы, использующие соображения симметрии, пошли сплошным потоком – настолько плотным, что некоторые научные журналы были вынуждены принять решение прекратить их печатание. Одной из особенностей тех формул для масс адронов, которые выводились и печатались тогда, являлась различная трактовка барионов и мезонов. Для барионов соотношения записывались так, что массы в них входили в первой степени, линейно, как принято говорить, а в формулы для мезонов массы входили во второй степени, квадратично. Это, конечно, закрывало возможность сопоставления параметров в этих двух типах формул. Наша трактовка основывалась на «наивной» модели кварков, и барионы, и мезоны трактовались однотипно, линейно. Учитывалось отличие свойств двух типов кварков – входящих в протоны и нейтроны «обычных», легких кварков и так называемого «странного» кварка, обладающего большой массой и входящего в некоторые тяжелые нестабильные барионы. Других типов кварков тогда не знали, сейчас известны еще более тяжелые кварки.

Отправной точкой для всего рассмотрения явился удивительный факт различия масс барионов сигма-ноль и лямбда-ноль, имеющих одинаковый состав – они состоят из двух различных обычных кварков с электрическим зарядом +2/3 и -1/3 (в единицах заряда позитрона) и из одного странного кварка с зарядом -1/3. Я предположил, что причина различия масс этих барионов – различное расположение в них спинов кварков и различная величина взаимодействия спинов (векторов моментов количества движения) двух обычных кварков между собой и обычного кварка со странным кварком. Зная расположение спинов в лямбда и сигма, можно было вычислить коэффициент ослабления спин-спинового взаимодействия для странного кварка. Он оказался равным 0,61. С другой стороны, тот же коэффициент можно было вычислить из рассмотрения разностей масс векторных и псевдоскалярных (т. е. бесспиновых) мезонов. Так было найдено значение коэффициента ослабления – 0,64.

Совпал и другой параметр в формулах для мезонов и барионов – разность масс для странного и обычного кварка (179 и 177 мегаэлектронвольт соответственно). Заметим, что для барионов следовало использовать разность масс лямбда и протона, так как именно в лямбда не проявляется ослабление спин-спинового взаимодействия для странного кварка. Полученные совпадения параметров были большим успехом.

Конечно, полуэмпирический подход не заменяет тех детальных конкретных расчетов, которые потом проводились многими авторами. Но мне кажется, что благодаря своей крайней простоте и наглядности он полезен, многое проясняет – так же, как известная полуэмпирическая формула для масс атомных ядер Вейцзеккера, тоже основанная на очень простых и наглядных соображениях. О дальнейшем развитии идей этой работы, так же как других моих работ 60-х годов, я расскажу во второй части воспоминаний.

Уже в конце 50-х годов и особенно в 60-е годы все большее место в моем мире стали занимать общественные вопросы. Они вынуждали к выступлениям, действиям, отодвигая на задний план многое другое, в какой-то мере и науку (хотя и не всегда; иногда наука брала свое). Были и другие существенные трудности в научной работе, быть может не менее важные, в том числе естественное падение научного потенциала с возрастом.

Истоки общественных выступлений, изменения в жизни – новые обстоятельства, новые проблемы, новые люди – вот то главное, к чему я теперь перейду в своих воспоминаниях.

Рис. 3-а Рис. 3-б

Рис. 4

* Читатель, не любящий формул, всюду без особой потери пропустит их и здесь, и дальше. Я же постараюсь быть крайне экономным в этом отношении.

МК-2. Фотография

Рис. 9-а Рис. 9-б

* А. Д. Сахаров, Р. З. Людаев, Е. Н. Смирнов, Ю. Н. Плющев, А. И. Павловский, В. К. Чернышев, Е. А. Феоктистова, Е. И. Жаринов, Ю. А. Зысин.

* Е. П. Славский имел в виду планы применения термоядерного взрыва для вскрытия рудного месторождения Удокан на севере Читинской области.

* Похоже, что тут в чем-то память мне изменила. Кажется, Пеньковский был арестован поздней1.

* Служебные аппараты, которыми пользуются в основном для административных переговоров. Число таких аппаратов в стране очень ограниченно. ВЧ расшифровывается как «высокочастотная».