Пол Халперн - Квантовый лабиринт. Как Ричард Фейнман и Джон Уилер изменили время и реальность [litres]

Когда в руки Фейнману попадала статья, то если она не завладевала его вниманием немедленно (как в случае с геонами Уилера), он просто отбрасывал ее, даже не дочитав. Ричард всегда считал, что лучше быть идеально честным, чем тратить ценное время на ерунду.

Несмотря на все это, одной из самых значительных его работ стала соавторская, в компании коллеги по Калтеху, Марри Гелл-Мана, блестящего физика. Выяснилось, что оба они работают над слабым взаимодействием, рассматривая случаи нарушения симметрии пространственной инвариантности, а поскольку исследования проводились в рамках одного университета, то они решили объединить усилия и написать совместную статью.

Фейнмана в это время одолевала неуверенность в том, что он чего-то достиг в физике, поэтому он обратился к совершенно новой для себя области. Его теория квантовой электродинамики нуждалась в перенормировке, ей недоставало математической строгости. Несмотря на то что все признавали ее предсказательную силу, он отклонял перенормировку, называя ее «схемой для запихивания большой проблемы под ковер» 103.

Еще над Фейнманом висела тень неудачи, постигшей его в работе со сверхпроводимостью.

Слабое взаимодействие выглядело многообещающей темой, поскольку за исключением усилий Энрико Ферми, она оставалась неисследованной и обещала большие открытия. Фейнман хотел двинуться дальше за пределы электродинамики, и слабое взаимодействие представлялось идеальным полем для исследований.

Летом 1957 года он осознал, что комбинация векторного (V) и псевдовекторного взаимодействий (А) может сформировать модель нарушения симметрии пространственной инвариантности, сохраняющую нетронутыми другие физические величины, такие, как заряд. Разница между вектором и псевдовектором (или аксиальным вектором) состоит в том, что последний изменяет направление при отражении.

Чтобы увидеть разницу, встанем перед зеркалом, улыбнемся, вытянем левую руку и покажем большой палец. Если отражение просто улыбнется и повторит жест, пусть даже тем, что выглядит его правой рукой, то ваш большой палец представит собой вектор. Если палец неким образом указывает вниз, а остальные сложены, как вы ожидаете, то он представит собой псевдовектор. Странным образом все будет выглядеть так, что левая рука вашего отражения в зеркале оказалась там, где должна быть правая рука, а большой палец направлен вниз, поскольку пальцы сложены определенным образом.

Фейнман обнаружил, что комбинация V-A отражает удивительное свойство: нейтрино всегда левши, в том смысле, что спин нейтрино (спин вверх или спин вниз) всегда нацелен против того направления, куда оно движется. Аналогия может быть такая – все футбольные мячи, подброшенные в воздух, вращаются по часовой стрелке, если смотреть сверху, и никогда против часовой. В случае с мячом вы можете поймать его и закрутить в противоположном направлении. Но в соответствии с информацией, доступной в то время, нейтрино должны были путешествовать со скоростью света, поскольку не обладают массой (сейчас мы знаем, что крошечная масса у них все же есть). Следовательно, их нельзя поймать и закрутить иначе.

С нейтрино, которые всегда левши и контактируют с помощью слабого взаимодействия с другими леворукими фермионами, космос выглядел несбалансированным. Ничего удивительного, что симметрия пространственной инвариантности нарушалась: зеркальным отражением леворукого нейтрино не могло быть праворукое нейтрино, поскольку таких не существует. Теория соответствовала экспериментальным данным, показывая, что зеркальная симметрия не является фундаментальной, она приложима к электромагнетизму, но не к слабому взаимодействию.

Когда Стивен Вайнберг, Абдус Салам и Шелдон Ли Глэшоу получили на троих одну Нобелевскую премию за разработку унифицированной теории электрослабого взаимодействия (электромагнетизм и слабое вместе), то V-A механизм занимал в их схемах важное место.

Фейнман гордился своей формулировкой V-A, как он сказал историку науки Джагдиш Мера: «Когда я думал об этом, когда я держал все у себя в фокусе внимания, эта проклятая штука просто искрилась, она ярко сверкала! Глядя на нее, я чувствовал, что это первый и единственный раз, когда я знаю закон природы, который больше никто не знает… Я думал “ну вот, я и достиг всего”» 104!

Занимаясь собственным описанием слабого взаимодействия, он не сообразил, что и другие пришли к тем же самым заключениям. Как Фейнман вскоре узнал, физики Джордж Сударшан и Роберт Маршак из университета Рочестера уже определили V-A механизм. Базируясь на работе, завершенной несколько месяцев назад, они выпустили статью в другом журнале практически в то же самое время, что и исследователи из Калтеха в Physical Review. Тем не менее Ричард всегда был удовлетворен тем, что внес вклад в открытие нового закона природы.