СТРОЕНИЕ АТОМА
Вселенная не раскрывает своих секретов
Когда в 1983 г. ученые из Европейского центра ядерных исследований (ЦЕРН) в Женеве открыли в полном согласии с предсказаниями теоретиков так называемые W- и Z-частицы, казалось, что в мире субатомных частиц все встало на свои места. «Фундаментальные» частицы-эти элементарные строительные кирпичики материи-удалось, очевидно, рассортировать в каком-то подобии строгого порядка.
Однако через год выяснилось, что поздравления по поводу этого открытия, видимо, были преждевременными. Дальнейшие результаты тех самых экспериментов, в которых впервые обнаружились W- и Z-частицы, поставили под сомнение «стандартную модель»-всеобъемлющую теорию, с таким трудом создававшуюся за последние 10 лет, из которой в первую очередь вытекало предсказание W- и Z-частиц.
По определению фундаментальная частица, скажем электрон или кварк, не может быть расщеплена на меньшие составные части. Протоны же или нейтроны, например, могут быть построены каждый из трех кварков. Открытие W- и Z-частиц как бы завершало набор первичных элементов материи, однако последующие результаты экспериментов в ЦЕРН'е заставили предположить, что еще рано подводить черту под этим казавшимся столь совершенным набором и что его нельзя считать полным, т.е. фундаментальным.
Возможно, что проведенные в ЦЕРН'е эксперименты свидетельствуют об открытии новых фундаментальных частиц, более тяжелых, чем W- и Z-частицы, а это
Экспериментальная установка для исследования элементарных частиц в Европейском центре ядерных исследований (ЦЕРН), г. Женева.
прямо противоречит стандартной модели. Повышенная масса частиц в сочетании с их высокой энергией может свидетельствовать о том, что получены уже известные «фундаментальные» частицы, но только в возбужденном состоянии, а это должно означать, что они в конце концов вовсе не являются фундаментальными. Как бы то ни было, приходилось возвращаться к пересмотру теории.
Другое предположение заключается в том, что они представляют собой новые фундаментальные частицы и что их открытие является экспериментальным подтверждением теории так называемой суперсимметрии. Эта теория, призванная дать всеобъемлющее объяснение известных в природе четырех главных типов взаимодействий, включая гравитацию, приводит к требованию о значительном расширении стандартной модели. Все это предполагает необходимость очень большой работы.
Физики уже давно пытаются рассматривать с единых позиций гравитационные силы, электромагнитные взаимодействия, а также еще два типа взаимодействий-«сильное» и «слабое», которые проявляются только на ядерном уровне. Уже установлено, что электромагнитные и «слабые» взаимодействия представляют собой в сущности лишь разные проявления сил одной общей природы. Выяснение природы гравитационных сил встречает наибольшие трудности, но в этом отношении теория суперсимметрии кажется обнадеживающей.
Третья возможность, которая могла бы сохранить незыблемой стандартную модель, заключается в предположении, что ученые из ЦЕРН'а «споткнулись» на нестрого определенной частице, которую физики называют частицей Хиггса.
До сих пор экспериментально установлены признаки существования лишь небольшой горстки новых частиц, но физики все еще полагают, что находятся на пути к чему-то значительному. Они с нетерпением ожидают дальнейших результатов исследований.
Брайан Силкок («Санди Тайме», 27 мая 1984 г.)
Оглавление: