СЛАК    

    Пучок протонов   Если в брукхэвенском синхротроне энергия аккумулируется в протонном пучке, которым затем бомбардируют неподвижную ядерную мишень, то в Стэнфорде используется столкновение встречных пучков электронов и их античастиц, позитронов. Каждый из пучков получает одинаковую порцию энергии, а потом их сталкивают лоб в лоб. Энергия, выделяемая в таком столкновении, значительно выше, чем в случае неподвижной мишени.

       Соударении осуществляют в так называемом накопительном кольце, в котором электроны и позитроны циркулируют почти со скоростью света в противоположных направлениях. Накопительной кольцо, на котором велись эксперименты, к тому времени еще не было до конца отлажено, и часто возникали технические трудности, которые приходилось преодолевать на ходу. А экспериментаторы спешили. Рихтер, который, кстати, принимал непосредственное участие в сооружении этого накопительного кольца, твердо верил, что именно элёктрон-позитронная система. Дает наилучшие возможности для поиска новых явлений, что время решительной атаки наступило.
        В июне 1974 года группа провела серию измерений при различных энергиях сталкивающихся пучков. Но вскоре ускоритель был остановлен на три месяца для переоборудования и проведения инженерных работ. Экспериментаторы, у которых наконец-то появилось свободное время, засели за анализ полученных данных. Один из них, по-видимому, наиболее дотошный, неожиданно обнаружил, что хотя в большинстве случаев кривые не содержат ничего интересного, однако при энергии 3,1 ГэВ имеется заметный выброс — аномально большое число событий. Как будто в этот момент кто-то забрался в установку и на минуту-другую испортил показания приборов. Были тщательно проверены все возможные источники ошибок, и все более и более крепло подозрение, что аномальные события отражают новое и необычное физическое явление.
        Решающие события развернулись в субботу 9 ноября 1974 года. Днем началось систематическое сканирование подозрительного интервала энергий с шагом 0,0005 ГэВ, которое продолжалось всю ночь, а к 11 часам следующего дня успех стал очевидным даже для наиболее скептически настроенных сотрудников. В области энергий 3,1 ГэВ был обнаружен -четкий пик, причем число событий в максимуме в 10 раз превышало фоновое. Новую частицу окрестили греческой буквой «пси», и одного из сотрудников сразу же отправили готовить материалы к публикации.
        Уже через несколько часов физическое сообщество гудело, как растревоженный муравейник, слухи распространялись с поразительной быстротой. На следующий день, в понедельник, состоялась встреча Тинга и Рихтера. На последовавшей вскоре пресс-конференции руководители двух групп сделали официальные заявления. Так родилась частица со странным двойным именем джей-пси, так началась, как сейчас любят говорить, новая физика.

    Отклик

       «Долгожданное открытие чего-нибудь, что могло бы указать правильный путь к пониманию природы элементарных частиц, породило поток теоретических работ, затопивший журналы следующего года», - так оценил Рихтер в своей Нобелевской лекции реакцию физиков. Чтобы правильно понять это высказывание, следует сделать шаг назад и бросить взгляд на тот исторический фон, на котором развивались события.
    В области сильных взаимодействий было накоплено много данных о самых разнообразных адронах. Регулярно издаваемый справочник элементарных частиц в 1974 году содержал подробные сведения о нескольких десятках адронов и менее подробные характеристики еще полутора сотен. Правда, в начале 60-х годов была найдена некая внутренняя симметрия, известная под названием восьмеричного пути, объединяющая многие адроны в родственные семейства, в так называемые мультиплеты. Позднее Гелл-Манн и Цвайг независимо указали, что объединение в мультиплеты становится понятным, если предположить, что все адроны представляют собой комбинацию трех фундаментальных блоков — кварков.
        Экономность и привлекательность кварковой модели были очевидны, она успешно справилась с классификацией обширного адронного семейства. Однако, несмотря на все усилия, кварки никогда не были найдены в свободном состоянии, и в итоге многие скептики стали рассматривать всю концепцию скорее как мнемоническое правило, чем как отражение действительности. Основной вопрос - каковы «первые принципы», управляющие взаимодействием кварков, и как построить количественную схему, обладающую предсказательной силон;— этот вопрос, казалось, никогда не будет решен.
        Отчаяние теоретиков отчетливо проявилось в так называемой гипотезе «ядерной демократии», распространенной в 60-х годах. Согласно этой гипотезе, следует отказаться от поиска «самых фундаментальных» объектов и простой теории, которая их описывает. Следует признать, что в мире частиц имеет место полное равноправие: каждый адрон является конгломератом, тесно сплетенным клубком из всех остальных адронов. И не существует какой-либо выделенной нити, потянув за которую удалось бы распутать этот клубок, нужно тянуть за все нити сразу. Имея в виду богатство адронного семейства, трудно представить даже в самых общих чертах то длиннейшее уравнение, описывающее поведение частиц, которое собирались написать сторонники гипотезы ядерной демократии.

    Кварк-глюонная модель     В начале 70-х годов, в результате развития калибровочных теории, подобная позиция, означавшая, по существу, капитуляцию перед хитроумием природы, была несколько ослаблена. В конце шестидесятых и начале семидесятых годов появилась кварк-глюонная модель, ставшая со временем общепризнанной теорией сильного взаимодействия, которая ныне называется квантовой хромодинамикой. В те годы, однако, квантовая хромодинамика рассматривалась как удел нескольких чудаков, уклоняющихся от Магистрального направления науки.
        Не менее запутанная ситуация сложилась и в области слабого взаимодействия. На протяжении многих лет не существовало ни одной теории, претендующей на объяснение известных данных. В конце 60-х годов наброски такой теории появились (и, как это ни странно, несколько лет оставались практически незамеченными), причем оказалось, что экспериментальные проявления слабого взаимодействия можно описать, лишь объединив его с электромагнитным. Прошло несколько лет, теоретики осознали важность открытия, и «единые модели» посыпались как из рога изобилия — чуть ли не каждый теоретик предлагал свою схему. Схемы отличались в той части, которая касалась гипотетических частиц или явлений. Решающее слово должны были сказать экспериментаторы.
        В подобной обстановке открытие «джей-пси» стало событием, с которого началась лавина, причем теоретическая активность развивалась по трем основным направлениям. Многие, не колеблясь, постановили, что новая частица есть адрон и что, выяснив, почему он живет так долго, можно найти ключ к проблеме сильных взаимодействий. Другие настаивали, что «джей-пси» — слабовзаимодействующая частица и именно этим объясняется ее долгожительство. (При этом, правда» возникал новый вопрос — как втиснуть «джей-пси» в реалистическую теорию электрослабых процессов.) Третья группа физиков заняла особую позицию, полагая, что необычные свойства «джей-пси» обусловлены взаимодействием, с которым раньше сталкиваться не приходилось.
        Идеи верного объяснения феномена «джей-пси» уже носились в воздухе, и единственно правильный ответ уже существовал на бумаге, но, как часто бывает, потребовалось заметное время, прежде чем это стало ясно всем.
        Следует отметить, что и экспериментаторы не остались в стороне от общего возбуждения. Все те, у кого была возможность, отложив текущие дела, немедленно приступили к поиску и исследованию новых частиц. Группа итальянских физиков, например, чей ускоритель в принципе не обладал энергией, достаточной для получения «джей-пси», буквально за один-два дня подняла фактическую энергию ускорителя выше проектной отметки. Это позволило включиться в игру и подтвердить результаты Тинга—Рихтера. Итальянцы так спешили, что диктовали свою статью в редакцию журнала по телефону. В результате несколько авторов случайно выпали из списка.

Copyright © 2011-2014  globalphysics.ru
All Rights Reserved