В физику входит странность

В прекрасном популярном обзоре состояния физики элементарных частиц, опубликованном Гелл-Манном и Розенбаумом в 1957 году, эпиграфом взяты слова Френсиса Бэкона: «Не существует совершенной красоты, которая не содержала бы в себе некоторую долю странности». Близко соприкоснувшись с идеями современной физики, нельзя, кроме всего прочего, не почувствовать их эстетического совершенства. (Одному из виднейших современных теоретиков, Дираку, принадлежат отнюдь не лишенные глубины слова: «Физическая теория должна быть математически элегантна»). В то же время этой теории присуща совершенно неоспоримая доля «странности». И даже само слово «странность» вошло в научный лексикон.

Дело здесь, разумеется, не только в жизнерадостности "и чувстве юмора пустивших его в обращение молодых в ту пору теоретиков. Природа действительно как бы проучила несколько успокоившихся физиков, с великолепной щедростью поднося им один сюрприз за другим.

Начиная с 1947 года, в таблице элементарных частиц появилась целая плеяда гиперонов и К-мезонов. Появилась нежданно-негаданно. Ни из какой теории они не вытекали. Это были «странные частицы». Так их и назвали.

И частицы как будто поспешили оправдать свое название.

Мало того, что они явились нежданными, само их появление протекало как-то необычно. Эти частицы никогда не рождаются по одной — всегда парами или в еще большем количестве. Как будто ничего удивительного в этом нет. Ведь мы знаем уже немало примеров рождения пар: парой рождаются электрон и позитрон при столкновении γ-кванта с ядром, парами рождаются и другие частицы вместе с соответствующими античастицами. Но в том-то и дело, что пары странных частиц — совсем другого рода. Здесь нет группы частица — античастица. Вот, например, схема реакции

0346.gif

Отрицательный π-мезон, сталкиваясь с протоном, порождает отрицательный Σ -гиперон и положительный К-мезон; Σ - распадается далее на π-мезон и не оставляющий в камере следа нейтрон.

Σ -. и К+ вовсе не связаны соотношением частица — античастица» Аналогично положение и в других реакциях образования странных частиц. Почему? На этот вопрос нужно было искать ответ где-то за пределами существовавшей к тому времени теории.

Однако дело не ограничивалось удивительной прихотливостью процессов рождения. Распады новых частиц были еще более «странными».

Посмотрим еще раз на только что написанную реакцию. В ней участвуют протон и π-мезон — явно сильно взаимодействующие частицы. Следовательно, и другие две частицы — как Σ -гиперон, так и К-мезон — тоже должны быть отнесены к разряду участвующих в сильных взаимодействиях.

И действительно, это подтверждается целым рядом как теоретических, так и прямых экспериментальных доводов: гипероны, например, отлично бы замещали нуклоны в ядре, не будь они так неустойчивы (о чем мы уже говорили, рассказывая о гиперядрах).

Итак, гипероны (будем для краткости говорить о них) — сильно взаимодействующие частицы. Это вполне соответствует также и тому, что рождаются гипероны очень -«активно». Если так, то они с огромной «охотой» должны были бы выбрасывать π-мезоны превращаясь при этом в нуклоны, скажем, по схеме

1 2