Предварительные итоги

Драма идей в познании природы

Теории сильного и слабого взаимодействия, построенные по аналогии с электродинамикой, составляют "жесткую сердцевину" наших современных знаний о микромире. Подведем некоторые итоги пятидесятилетнего развития этих представлений. По-видимому, прежде всего к таким итогам следует отнести углубление атомизма. Физика вышла на новый уровень фундаментального строения материи - на уровень составляющих нуклона - кварков. Другим важнейшим итогом является существование двух других, кроме электромагнитного, комплектов полей: слабого взаимодействия (W и Z) и глюонов. Между всеми тремя типами фундаментальных полей взаимодействия теория выявляет сходство.

Так оказалось возможным единообразно описать все три фундаментальных взаимодействия. Все эти взаимодействия обусловлены обменами векторными бозонами (частицами поля со спином 1). Источником всех полей взаимодействия являются заряды и токи соответствующих переходов. Все взаимодействия имеют сходную структуру; все они вызываются локальным взаимодействием заряда или тока перехода с бозоном, отвечающим данному взаимодействию. Несмотря на отличие в наблюдательных проявлениях, связанное с разными массами бозонов или типом заряда (например цвета), основные законы всех взаимодействий схожи.

С другой стороны, поля слабого и сильного взаимодействия имеют свою специфику. Большая масса W- и Z-бозонов, наличие цветового самодействия глюонов приводят к огромным различиям в проявлениях всех взаимодействий: слабости и короткодействию W- и Z-взаимодействий и к конфайнменту цвета, так что единственным дальнодействующим полем остается электромагнитное поле. Отличием оказалась также специфика W- и Z-взаимодействий по отношению к четности.

Фактическим идейным итогом, привнесенным в физику мучительными поисками последнего пятидесятилетия, стало выявление сходства в описании трех фундаментальных взаимодействий. В остальном современная теория представляет собой сочетание релятивизма и квантовой механики. Ничего принципиально нового в ней нет.

Массы электрона, мюона, t-лептона, кварков, заряды считаются в теории известными. Массы W и Z также, по сути дела, берутся из опытов. Значит, современная теория элементарных частиц - это релятивистская теория частиц с заданными фундаментальными свойствами, связывающая одни экспериментальные данные с другими. Такая теория принципиально не отличается от рассматривавшейся Гейзенбергом и Шредингером теории атома водорода, состоящего из электрона и протона, массы и заряды которых заданы.

Физикой пройдена очень важная ступень - но это ступень, а не вершина. Надо научиться вычислять массы частиц или хотя бы их отношения. Надо научиться вычислять безразмерные величины - заряды. Характеризуя развитие физики за последние пятьдесят лет, следует, по-видимому, определить его как период, к которому не применимы слова Бора о "сумасшедшей теории". Даже такие, на первый взгляд "сумасшедшие", представления современной физики, как кварки или конфайнмент цвета, являются скорее "сумасшедшими результатами" весьма здравых теоретических построений, основанных на релятивистской квантовой теории взаимодействий, сходных по своей фундаментальной природе с электродинамикой.

Предсказание, которое потом подтверждается опытом, - высшая проверка теории. Открытие предсказанных теорией очарованных частиц, W- и Z-бозонов, кварковых и глюонных струй вселяет уверенность в надежность теорий Глешоу-Вайнберга-Салама и квантовой хромодинамики. Но нет сомнений в том, что развитие физики на этих теориях не кончается. И мы переходим к краткому наброску контуров такого развития, выходящего теоретической мыслью за пределы современного эксперимента.

Я.Б.Зельдович, М.Ю.Хлопов, 1988 год