Лоуренс Краусс - Таємниці походження всесвіту

Проте лише за рік, у жовтні 1979-го, Шелдон Ґлешоу, Абдус Салам і Стівен Вайнберґ були нагороджені Нобелівською премією за їхню вже експериментально підтверджену електрослабку теорію, яка об’єднувала дві з чотирьох сил природи на основі однієї фундаментальної симетрії – калібрувальної інваріантності. Якби не незриме порушення калібрувальної симетрії, слабкі й електромагнітні взаємодії виглядали б ідентично. Проте в цьому випадку всі частинки, з яких ми складаємося, не мали б маси, і нам було б байдуже, оскільки нас не існувало б…

Проте це ще не кінець оповіді. Дві з чотирьох – це лише дві з чотирьох. Сильна взаємодія, від якої відштовхувалася значна частина робіт, що привели до електрослабкого об’єднання, досі вперто опиралася будь-яким спробам її пояснити, навіть попри оформлення електрослабкої теорії. Жодні пояснення сильної ядерної сили через спонтанно порушувані калібрувальні симетрії не витримали випробування експериментом.

Тож навіть попри те, що науковці-філософи ХХ століття, шкутильгаючи, здолали заплутаний та кволо освітлений шлях і вибралися з печери тіней, щоби поглянути на приховану натомість під поверхнею реальність, посталому перед ними чудовому гобелену природи бракувало ще однієї сили, необхідної для розуміння фундаментальної структури матерії.

Довга дорога, що вела до електрослабкого об’єднання, стала втіленням вищого пілотажу інтелектуальної завзятості та майстерності. Проте це також утілення вищого пілотажу під час руху не вгору, а в об’їзд гори. Майже всі основні ідеї, що їх запропонували Янг, Міллз, Юкава, Хіггс та інші, які привели до цієї теорії, були розроблені в ході невдалих на вигляд спроб зрозуміти найпотужнішу силу в природі – сильну ядерну силу. Згадаймо, що ця сила та її провісники, сильно взаємодійні частинки, настільки замучили фізиків, що в 1960-х роках багато з них втратили всіляку надію коли-небудь пояснити її за допомогою методів квантової теорії поля, які наразі були настільки вдало застосовані для опису як електромагнетизму, так і слабкої взаємодії.

Був один успіх, пов’язаний передусім із версією Гелл-Манна та Цвейґа, що всі спостережувані сильно взаємодійні частинки, зокрема протон та нейтрон, можна представити складеними з більш фундаментальних об’єктів, які, як згадувалося вище, Гелл-Манн назвав кварками. Усі відомі сильно взаємодійні частинки, а також невиявлені на той час частинки, можна було класифікувати, виходячи з того, що вони складаються з кварків. Мало того, аргументи симетрії, які, зокрема, підказали Гелл-Манну ідею його моделі, слугували базисом для осмислення заплутаних натомість даних, пов’язаних із реакціями сильно взаємодійної матерії.

Утім, Гелл-Манн допускав, що його схема може бути лише математичною конструкцією, корисною для класифікації, і що кварки можуть не бути відображенням реальних частинок. Зрештою, ані в прискорювачах, ані в експериментах із космічними променями ніхто ніколи не спостерігав вільних кварків. Можливо, на нього справила вплив популярна ідея, що квантова теорія поля, а отже, і поняття власне елементарних частинок на ядерних масштабах ламалися. Навіть 1972 року Гелл-Манн проголошував: «Дозвольте на закінчення підкреслити наш основний пункт, що може бути цілком можливо сконструювати явну теорію адронів на основі кварків і якогось різновиду клею… Оскільки сутності, які слугують нам відправною точкою, вигадані, нема ніякої потреби вступати в конфлікт із точкою зору… бутстрап-/моделі/».

Розглядаючи в цьому контексті спроби описати сильну взаємодію за допомогою калібрувальної квантової теорії поля Янга – Міллза з реальними калібрувальними частинками як переносниками цієї сили виглядають недоречними. Окрім того, це здавалося неможливим. Усе виглядало так, що сильна сила діє винятково на ядерних масштабах, тож, якщо описувати її калібрувальною теорією, фотоноподібні частинки-переносники цієї сили мають бути важкими. Проте не було жодних свідчень роботи механізму Хіггса з масивними сильно взаємодійними БХ-подібними частинками, які можна було б легко зафіксувати в ході експериментів. На додачу до всього цього ця сила була банально настільки сильною, що, навіть якби її вдалося описати за допомогою калібрувальної теорії, усі методи квантової теорії поля, розроблені для виведення передбачень, які настільки гарно себе показали в роботі з іншими силами, у разі застосування до сильної взаємодії зламалися б. Ось чому в процитованому вислові Гелл-Манна згадується «бутстрап» – дзеноподібна ідея, що жодні частинки не є істинно фундаментальними. Якщо ваша ласка, тут може бути звук відсутніх аплодисментів.