Мартин Гарднер - Этот правый, левый мир

На конференции присутствовали два молодых и талантливых физика — Ян Жэнь-нин и Ли Чжэн-дао, уроженцы Китая. Один из них взял слово и дал положительный ответ на вопрос Фейнмана.

— Что он сказал? — спросил Блок Фейнмана позже.

— Не знаю, — ответил Фейнман, — я не смог понять.

«Меня поддразнивали потом, — пишет Фейнман, — и говорили, что я предварительно сослался на Мартина Блока потому, что побоялся, что столь безрассудное предположение будет связано с моим именем. Я действительно считал эту гипотезу хотя и маловероятной, по возможной, и эта возможность интриговала меня. Спустя несколько месяцев Норман Рамзай, физик-экспериментатор, спросил меня, считаю ли я разумным его намерение поставить эксперимент с целью проверить, не нарушается ли четность в бета-распаде. Я ответил: „Конечно, да!“ Я был почти уверен, что четность не нарушается, но все же оставалась какая-то вероятность обратного, и выяснить это было очень важно. „Готовы ли вы поставить сто долларов против одного, что четность сохраняется?“ — спросил он. — „Нет, но пятьдесят — готов“. — „Для меня этого достаточно. Я принимаю ваше пари и поставлю такой эксперимент“. К сожалению, Рамзай не нашел времени для выполнения своего намерения, но мои пятьдесят долларов, возможно, послужили ему некоторой компенсацией упущенной возможности».

Летом 1956 года Ли и Ян внесли новый вклад в обсуждаемую проблему. В начале мая, когда они сидели в кафе «Белая роза» недалеко от угла Бродвея и 125-й улицы, в районе Колумбийского университета, им пришло в голову, что необходимо внимательно изучить все известные эксперименты по слабым взаимодействиям. Этим они и занимались несколько последующих недель. К своему изумлению, они обнаружили, что хотя имеются совершенно убедительные доказательства того, что в сильных взаимодействиях четность сохраняется, их совершенно нет для слабых взаимодействий. Поэтому они предложили несколько проверочных экспериментов. Все это было изложено в ставшей теперь классической работе «Вопрос о сохранении четности в слабых взаимодействиях» [52].

«Чтобы однозначно решить вопрос о сохранении четности в слабых взаимодействиях, — писали они в этой работе, — следует поставить эксперимент, который позволил бы установить, различаются ли в слабых взаимодействиях правое и левое. Некоторые из таких возможных экспериментов и будут обсуждаться в данной статье».

Статья, опубликованная в журнале «Physical Review» не привлекла большого внимания физиков-ядерщиков. Несохранение четности казалось настолько невероятным, что большинство ученых думало про себя: пусть этими проверками занимается кто-нибудь другой. Фримен Дж. Дайсон, теоретик, работающий теперь в Принстоне, в книге «Новаторство в физике» приводит следующее честное признание по поводу своей и большинства своих коллег «слепоты»: «Я получил эту рукопись (имеется в виду статья Ли и Яна „Вопрос о сохранении четности в слабых взаимодействиях“. — Ред. ) и прочел ее. Я прочел ее дважды и сказал: „Очень интересно“ или еще что-то в этом роде. Но у меня не хватило воображения воскликнуть: „Бог ты мой, да ведь если это правда, то открыта совсем новая страница физики!“ И я думаю, что все остальные физики, за очень небольшим исключением, были в то время так же лишены воображения на этот счет, как и я».

Тем не менее нашлись экспериментаторы, которые взялись за реализацию предложений Ли и Яна. В числе первых принявших вызов была госпожа By Цзянь-сюн — профессор физики Колумбийского университета. Она была уже известна своими работами по слабым взаимодействиям и тщательностью и изяществом постановки экспериментов. By, как и ее друзья Ли и Ян, родилась в Китае и приехала в Соединенные Штаты для завершения образования.

Эксперимент, задуманный госпожой By, был посвящен изучению бета-распада (Со 60) кобальта-60 — радиоактивного изотопа кобальта, ядро которого испускает электроны. Ядро кобальта-60 можно себе представить как крохотное тело, которое, подобно волчку, вращается вокруг некоторой оси, проходящей через северный и южный магнитные полюса. Бета-частицы, испускаемые в бета-распаде (этот процесс управляется слабыми взаимодействиями), вылетают и из северной и из южной половин ядра. В обычных условиях ядра не ориентированы, то есть направления осей различных ядер самые разные, поэтому электроны излучаются во всех направлениях. Но когда Со 60охлажден почти до абсолютного нуля (—273°С) и тепловое движение его молекул сведено к минимуму, становится возможным «выстроить» более половины всех ядер одноименными полюсами в одну сторону. Достигается это наложением мощного электромагнитного поля. «Выстроенные», или, как говорят, «заполяризованные», таким образом ядра продолжают испускать электроны. Однако направления, в которых они испускаются, уже не произвольны, как это было до ориентации ядер, а концентрируются вблизи двух главных направлений, определяемых магнитной осью ядра, — «на север» и «на юг». Если закон сохранения четности не нарушается, то число электронов, испускаемых в этих двух направлениях, будет совершенно одинаковым.