Решение с семипроцентной поправкой

Решение с семипроцентной поправкой

Задача состояла в том, чтобы определить правильные законы бета-распада. Судя по всему, существовали две частицы, которые назывались тау и тета. Похоже, что они имели практически одинаковую массу, но одна расщеплялась на два пиона, а другая – на три. Но помимо одинаковой массы они имели и одинаковое время жизни – весьма забавное совпадение. И потому эта задача занимала всех.

На съезде, который я посетил, доложили, что при создании этих частиц в циклотроне при различных углах и энергиях, они всегда создаются в одинаковом соотношении: столько-то тау по сравнению со столькими-то тета.

Безусловно, существовала возможность того, что эта одна и та же частица, которая иногда распадается на два, а иногда на три пиона. Однако никто этой возможности не допускал, потому что существует закон, называемый правилом четности, который основан на допущении о зеркальной симметричности всех законов физики и гласит, что частица, способная расщепляться на два пиона, не способна расщепляться на три.

В тот раз я оказался не совсем в курсе дела: несколько отстал. Все выглядели столь осведомленными, и мне казалось, что я просто не успеваю за ними. Как бы то ни было, тогда я жил в одной комнате с Мартином Блоком, который проводил эксперименты. И однажды вечером он мне сказал: «Почему Вы так настаиваете на этом правиле четности? Быть может, тау и тета – это одна и та же частица. Что произошло бы, если бы правило четности оказалось ложным?»

Я немного подумал и сказал: «Это значило бы, что законы природы различны для правой руки и для левой, что существует способ определить правую руку с помощью физических явлений. Не знаю, так ли это ужасно, хотя какие-то плохие последствия должны быть, но мне они не известны. Почему бы тебе завтра не спросить об этом экспертов?»

Он сказал: «Нет, меня они не послушают. Спроси ты».

Таким образом, когда на следующий день, на заседании, мы начали обсуждать загадку тау-тета, Оппенгеймер сказал: «Нам нужно услышать какие-то новые, нелепые идеи насчет этой проблемы».

Тогда я встал и сказал: «Я задаю этот вопрос от имени Мартина Блока: Что произошло бы, если бы правило четности оказалось ложным?»

Мюррей Гелл-Манн частенько дразнил меня на это счет, говоря, что у меня не хватило смелости задать этот вопрос от своего имени. Но дело не в этом. Я полагал, что эта мысль может иметь значение.

Ли, тот самый Ли, который работал с Янгом, ответил что-то очень сложное, и я, как обычно, не совсем понял, о чем он говорит. В конце заседания Блок спросил меня, что он сказал, и я ответил, что не знаю, но, насколько я понимаю, вопрос все еще остается открытым – такая возможность существует. Я не считал это вероятным, но полагал, что это вполне возможно.

Норман Рамзей спросил, как я считаю, стоит ли ему провести эксперимент, чтобы попытаться обнаружить, что закон четности может нарушаться, и я ответил: «Чтобы тебе было понятнее, скажу: я ставлю пятьдесят против одного, что ты ничего не найдешь».

Он сказал: «Для меня это не так уж плохо». Но эксперимента так и не провел.

Как бы то ни было, несохранение закона четности все же было обнаружено экспериментально; его открыла Ву, и благодаря этому открытию появилось множество новых возможностей для теории бета-распада. Кроме того, это открытие повлекло за собой множество новых экспериментов. В одних экспериментах ядра из спина вылетали влево; в других – вправо; в связи с четностью проводилось великое множество экспериментов и было сделано много всевозможных открытий. Однако результаты были столь беспорядочными, что никто не мог собрать их в единое целое.

В какой-то момент в Рочестере состоялась встреча – ежегодная Рочестерская конференция. Я опять-таки плелся в хвосте, а Ли делал доклад по несохранению закона четности. Они с Янгом пришли к выводу, что четность нарушается, и теперь он выдвигал свою теорию этого нарушения.

Во время конференции я жил у своей сестры в Сиракузах. Принеся доклад домой, я сказал ей: «Я не понимаю, о чем говорят Ли и Янг. Все это так сложно».

– Вовсе нет, – сказала она, – дело не в том, что ты не понимаешь эту теорию, а в том, что это не ты изобрел ее. Ты не смог придумать ее по-своему, когда узнал ключ. Представь, что ты снова стал студентом, возьми этот доклад в свою комнату, прочти каждую строчку, проверь все уравнения. Тогда тебе не составит труда понять его.

Я последовал ее совету, прочитал всю работу и нашел ее весьма простой и совершенно очевидной. Я просто боялся читать ее, считая слишком сложной.

Это напомнило мне кое-какие наблюдения, которые я сделал давным-давно, занимаясь лево-правонесимметричными уравнениями. Теперь, вглядевшись в формулы Ли, я понял, что задача решается очень просто: связь всех частиц левовинтовая. Для электрона и мюона я предсказывал то же самое, что и Ли, за исключением нескольких знаков там и тут. Я в тот момент не понял, что Ли рассмотрел только простейший пример мюонной связи, и не доказал, что все мюоны в конечном состоянии правополяризованные, тогда как, согласно моей теории, все мюоны автоматически получались полностью поляризованными. Таким образом, я даже получил результат, которого у Ли не было. У меня были другие знаки, но я не осознал, что помимо знаков я предсказал правильную поляризацию.

Я предсказал несколько других величин, которые еще никто экспериментально не измерил, но когда дело дошло до протона и нейтрона, я не смог втиснуть их в те данные о константах связи, которые были в то время известны – картина получалась грязной.

На следующий день, когда я пришел на конференцию, очень добрый человек, Кен Кейз, который должен был делать доклад о чем-то, уступил мне пять минут от своего времени, чтобы я мог рассказать о своих идеях. Я сказал, что совершенно уверен, что связь всех частиц левовинтовая, а знаки для электрона и мюона получаются обратные, но с нейтроном дело плохо – продолжаю сражаться. Позднее экспериментаторы задали мне несколько вопросов о моих предсказаниях, а потом я уехал в Бразилию на все лето.

Вернувшись в Соединенные Штаты, я тут же захотел узнать, как обстоит дело с бета-распадами. Я поехал в лабораторию профессора Ву, которая находилась в Колумбии; ее саму я там не застал, но другая женщина показала мне всевозможные данные, разные хаотические числа, которые ни во что не укладывались. Электроны, которые в моей модели должны были рождаться в бета-распаде полностью левополяризованными, получались в некоторых ситуациях правополяризованными. Ничто ни с чем не сходилось.

После возвращения в Калтех я спросил у экспериментаторов, что происходит с бета-распадами. Я помню трех парней – Ханс Иенсен, Олдер Вапстра и Феликс Бем, – они усадили меня на небольшой табурет и начали наперебой выкладывать все, что знали: экспериментальные данные из других частей страны и свои собственные. Поскольку я хорошо знал этих ребят и то, как тщательно они проводят эксперименты, я больше полагался на их результаты, чем на чужие. Их результаты, при отдельном рассмотрении, были не столь противоречивы; мешанина возникала только при сравнении их данных с данными других групп.

Наконец, я все в себя впитал и тут они сказали, что ситуация такая запутанная, что даже некоторые из давно установленных фактов стали подвергать сомнению, например, то, что бета-распад нейтрона происходит за счет S и T связи. Черт-те что. Мюррей говорит, что, может быть, бета-распад идет за счет V и A связи.

Я подпрыгиваю на табуретке и говорю: «Но тогда мне ясно ВСССССЕ!»

Они подумали, что я шучу. Но ведь на конференции в Рочестере я споткнулся именно на распадах нейтрона и протона: все укладывалось в мою модель, кроме них, но если это был V и A вариант, а не S и T, с ними тоже будет все в порядке. Таким образом, у меня в руках полная теория!

Той ночью я подсчитал все, что можно, с помощью своей теории. Первым делом я вычислил скорость распадов мюона и нейтрона. Если моя теория правильна, то они должны быть связаны определенным соотношением; она оказалась правильной с точностью до 9 процентов. Это довольно точно, девять процентов. Конечно, могло бы быть и лучше, но и этого вполне достаточно.

Я продолжил свою работу, проверил кое-что еще, что подошло к моей теории, потом еще кое-что подошло, еще кое-что, все это привело меня в совершеннейший восторг. Впервые за всю свою карьеру ученого, и это случилось лишь однажды, я знал закон природы, которого не знал никто другой. (Конечно же, это было не так, но даже тогда, когда я впоследствии узнал, что, по крайней мере, Мюррей Гелл-Манн, а также Сударшан и Маршак разработали ту же самую теорию, это не испортило мою радость.)

Все, что я делал раньше, сводилось к тому, что я брал чью-то теорию и совершенствовал метод вычисления или использовал уравнение, например, уравнение Шредингера, чтобы объяснить какое-то явление, например, что происходит с гелием. Мы знаем и уравнение, и явление, но как все это работает?

Я подумал о Дираке, который тоже открыл новое уравнение – уравнение, показывающее поведение электрона, – у меня же было новое уравнение бета-распада, которое хоть и не было таким жизненно важным, как уравнение Дирака, было отнюдь не плохим. Это был единственный раз, когда я открыл новый закон.

Я позвонил в Нью-Йорк своей сестре, чтобы поблагодарить ее за то, что она заставила меня сесть и проработать ту статью Ли и Янга на Рочестерской конференции. После ощущения свой отсталости, которое вызывало у меня чувство дискомфорта, теперь я был в деле; я сделал открытие именно из того, что она предложила мне. Я смог, так сказать, вновь войти в физику и хотел поблагодарить ее за это. Я сказал ей, что все встало на свои места, кроме девяти процентов.
[1] [2] [3]