Универсальность слабых взаимодействий

Электрический заряд определяет скорость превращения заряженной частицы в ту же частицу плюс фотон *); константа сильных взаимодействий — превращения барионов друг в друга с испусканием я- и if-мезонов. А константа слабых взаимодействий ответственна за самые разнообразные превращения частиц, как с участием нейтрино, так и без него, как с лептонами, так и с бари-онами. Откуда же берется такая универсальность? Если вдуматься, то попытки объяснить одной причиной массу разнообразных превращений элементарных частиц могут показаться столь же мало перспективными, как попытки объяснить единой причиной вымирание древних ящеров и появление на земном шаре китов и кашалотов.

Однако это не так. Сравнительно недавно была высказана гипотеза, объясняющая природу универсальности слабых взаимодействий. Сейчас эта гипотеза стала почти достоверной.

В слабых взаимодействиях, согласно этой гипотезе, всегда участвуют четыре частицы, имеющие спин ћ/2- . Четыре фермиона, как часто называют частицы со спином, равным половине постоянной Планка. Универсальность слабых взаимодействий состоит в том, что взаимодействия двух фермионных пар построено одинаковым образом и характеризуется одной и той же константой связи. Пары взаимодействующих фермионов могут быть самыми различными. Требуется только, чтобы каждая пара содержала одну заряженную и одну нейтральную частицу. Лептоны группируются в свои пары: электрон — электронное нейтрино, μ-мезон — мюонное нейтрино, а барионы — в свои. Но каковы бы ни были эти пары, слабое взаимодействие между ними всегда одно и то же.

В мире живых существ этому соответствовала бы довольно фантастическая картина. Закон преобразования семейной пары Ивановых в ту же пару, но в новом состоянии был бы точно таким же, как закон преобразования слона и ехидны в кенгуру и черепаху.

Здесь, естественно, читатель должен выступить с протестом. «Сходство между превращениями элементарных частиц и трансмутацией слона в кенгуру заведомо преувеличено. Но где же можно усмотреть объяснение универсальности слабых взаимодействий, если по сути дела все остается довольно странным, если учесть возможность подобных параллелей? Ведь у вас фактически речь идет о том, как в рамках теории увязать необычайные факты, а не о том, как их объяснить».

На это можно ответить примерно так. Ну что же, в значительной степени дело обстоит именно таким образом. В первую очередь задача физиков состоит в том, чтобы увидеть то общее, что скрывается за бездной разрозненных фактов. Открыть (или угадать) общий закон. А почему в природе действует этот общий закон? Здесь мы опять-таки, как и в других случаях до этого, ничего сказать не в состоянии. По; крайней мере в настоящее время.

Не нужно только думать, что угадать четырехфермионный характер слабых взаимодействий было легко. Отнюдь нет! В случае, скажем, распада нейтрона и (μ-мезона это непосредственно очевидно:

0352.gif

Здесь все четыре взаимодействующих фермиона налицо.

1 2