Охота за кварками - Чирков Юрий Георгиевич

Первым выход из этого затруднительного положения указал (1905) академик Н. Боголюбов (в совместной со своими сотрудниками, Б. Струминскпм и А. Тавхолидзе, статье).

(Судьба Н. Боголюбова необычна. Известный советский математик Н. Крылов после беседы с четырнадцатилетним (1923 год) пареньком, окончившим сельскую семилетнюю школу, взял его к себе в ученики и до пределa загрузил работой. Не прошло и года, как ученик написал первую научную статью. Специальным решением Наркомпроса пятнадцатилетний подросток был зачислен в аспирантуру. А еще через два года юный математик стал сотрудником кафедры математической физики.)

Н. Боголюбов предположил, что вроде бы одинаковые кварки, составляющие тот или иной адрон, на самом деле не совсем подобны. Они различаются неким свойством, которое, за неимением готовых названий и в погоне за яркостью образа (а может быть, и не без юмора!), позднее нарекли «цветом».

Так кварки стали цветными. Существуют красные, зеленые, синие кварки. (Название цветов и сам термин «цвет», конечно же, не более чем наглядная и точная метафора, в которой нуждаются не только читатели научно-популярных книг и статей, но и сами ученые.)

Так введением еще одного загадочного качества кварков был восстановлен порядок в физическом «театре».

Его мудрая «дирекция» решила: кресел в зале вполне достаточно, просто надо понимать, что они различаются не только номерами, но и цветом: под одним и тем же номером значатся кресла трех цветов. Соответственно и билеты предлагалось покрасить в синий, красный и зеленый цвета. (Заметим, что до сих пор физики путаются, называя цвета: кое-кто толкует также о желтых, голубых кварках.)

Однако история с раскраской кварков на этом не закончилась. Сказавши «а», физикам надо было произнести и «б». Находясь в адроне, кварки должны взаимодействовать между собой: иначе непонятно, что их держит вместе. Но если есть взаимодействие, то должны быть (снова квантовая механика) и его кванты. В том же смысле, в каком фотон является переносчиком электромагнетизма, а пи-мезон (в первых теориях) переносчиком ядерных сил.

Поневоле пришлось допустить существование и особых переносчиков цвета глюонов (от слова glue — клей: глюоны «склеивают» кварки, не дают им разлететься).

Но в отличие от фотона глюоны — эти кванты цвета — сами должны быть цветными. Более того, глюон обязан нести уже не один, а сразу два цвета!

Например, чтобы «перекрасить» синий кварк в зеленый, глюон должен принести «антисиний» (!) цвет для компенсации старой окраски и новый цвет — зеленый.

(Такие бы средства да художникам! Чтобы без кистей и красок, а просто подумал: надо бы так-то и так-то изменить цвет на холсте — и готово!)

Так, разматываясь, кварковая «веревочка» стала еще и цветной. А кварки в адронах оказались окруженными облаком глюонов.

Сколько всего разных глюонов? Теория полагает, что ровно восемь: три цвета и три антицвета можно скомбинировать (это, если рассуждать простецки: теоретики же имеют дело со спинорами и другими деликатными вещами) девятью различными способами, но одна из комбинаций при этом оказывается бесцветной, и ее, как считают теоретики, надо запретить.

Ну а самое поразительное в этой странной истории то, что теория цветных кварков уже получила экспериментальное подтверждение. Конечно, никто цветного кварка не видел, но косвенные улики выдают «преступника» с головой.

Ну как тут не вспомнить строки О. Хайяма. Он писал:

Все, что видим мы, — видимость только одна, Ибо тайная сущность вещей не видна.

Семантический салат

Древние греки и римляне оставили нам в наследство еще и древнегреческий с латынью. Эти ныне мертвые языки очень удобны, когда необходимо дать имя «новорожденному» той или иной науки.

Когда-то в основном так и поступали: брали один, два, а то и несколько корней забытых ныне миром слов и складывали из них новое. Однако постепенно слов стало не хватать. Прежний метод научного словопроизводства забастовал. И тогда кое-кто пошел на хитрость: стали заимствовать терминологию из лексикона смежных наук. Примеров тому немало.

Скажем, слово «плазма». Первыми (1845) его применили физиологи для описания бесцветной жидкой компоненты крови, лимфы, молока или мышц. Позже его включили и в слово «протоплазма». Хотя знатоки классических языков должны были бы протестовать: греческое слово plasma, лежащее в основе этих научных терминов, означало «вылепление», «оформление» и было вроде бы не совсем «к месту».

Позже слово «плазма» приглянулось физикам. И теперь мы имеем физику плазмы, плазмотрон, плазменные двигатели, плазменные ускорители, плазменные печи и т. д. Физики, по сути, отобрали это слово у биологов.

В связи с этим уместно вспомнить забавный эпизод.

На одной научной конференции, где собрались физики и биологи, первые то и дело говорили о плазме. Наконец, кто-то из биологов, сидящих в конце зала, не выдержал и жалобно спросил председателя, нельзя ли этому слову вернуть его прежний, биологический смысл. «Нет, — ответил председатель, — у физиков-атомников денег так много, что они навсегда откупили его…»

Но и заимствования не решили проблемы. Требовались все новые и новые слова. Объекты исследований — особенно в микромире — оказывались настолько сложными, что нужны были уже целые букеты слов.

Возьмем те же кварки. В описании их свойств участвуют такие слова, как «странность», «ароматы» (различные виды кварков часто называют еще и «ароматами»), названия трех цветов, слово «клей» (глюоны) и другие не менее заковыристые эпитеты. Получается настоящий семантический салат!

В чем недостатки подобной «свободы слова»? Их легко указать.

Прежде всего «этикетки» выбираются физиками довольно произвольно. К примеру, выбор цветов кварков и даже само понятие цвета — вещь довольно условная. При желании таинственное «нечто» можно было бы пометить не цветом, а, например, вкусом. И говорить о сладких, соленых и горьких кварках. Суть бы мало изменилась: ведь важно лишь то, что у кварков есть «что-то», некоторое свойство, могущее пребывать в трех модификациях.

А вот еще убытки от злоупотребления словами. Вслушайтесь в беседу химиков, биологов или математиков, и вы почувствуете, что не понимаете своего родного языка!

Иногда эти беседы может лучше понять иностранец. Конечно, он должен при этом быть химиком или биологом, да еще принадлежать к определенной научной школе.

Как бороться с этими издержками? И стоит ли?

Сказать трудно. Некоторые авторитеты настаивают: ученые должны пересмотреть свои труды, исключить из них специальную терминологию. Если ученый не в состоянии объяснить простым неученым лицам, что он делает, значит, он просто не знает, что творит. Если ученый ограждает себя барьером недоступности, это говорит лишь о том, что он недостаточно уверен в своих выводах…

Конечно, эти наскоки скорее всего слишком резки.

Как всегда, и в критике, и в научном словотворчестве лучше держаться золотой середины. Ну а точные критерии в этих делах зависят не только от ученых, но и от тех, кому наука адресована.

Один профессор высказался по этому поводу так: «Вы хотите разъяснения теории относительности? Какого разъяснения? На языке XVII века и, следовательно, в свете представлений времен Ньютона? Или с помощью современных технических терминов? Или опираясь на современную математическую символику? Все это будут попытки разъяснения, но насколько успешными они окажутся?»

Пока идут дебаты, физики («А Васька слушает да ест!») открывают вовсе новые элементарные частицы.

И вынуждены на свой страх и риск придумывать им имена.

До сих пор мы говорили только о трех кварках. Однако эстетические доводы еще лет 15 назад привели теоретиков к мысли, что должен существовать и кварк № 4.

Этот кварк должен был отличаться от предыдущих свойством, которое нарекли «очарованием». («Мы назвали наш кварк «очарованным», так как были восхищены и очарованы той симметрией, которую он внес в мир субъядерных частиц», — признался позднее один из авторов этого термина.)