100 знаменитых ученых

В своих рассуждениях Гелл-Манн отталкивался от понятия зарядовой независимости. Суть этого понятия состоит в том, что при классификации частиц учитывается их сходство. Например, протон и нейтрон отличается только электрическим зарядом: протон – +1, нейтрон – 0. Значит, их можно считать разновидностью одного и того же типа частиц (нуклонов), имеющих средний заряд 1/2. Вместе протон и нейтрон образуют так называемый дуплет. Другие частицы могут образовывать группы, состоящие из иного числа членов. Такие группы получили общее название мультиплеты. Но странные частицы подобному способу классификации не поддавались: средний заряд их мультиплетов отличается от 1/2. Гелл-Манн предположил, что как раз это отличие и является фундаментальным свойством странных частиц, и предложил новое квантовое свойство, названное странностью. Странность равна удвоенной разности между средним зарядом мультиплета и средним зарядом нуклона (1/2). Далее ученый вывел закон сохранения странности, согласно которому суммарная странность всех частиц до реакции, в которой участвует сильное или электромагнитное взаимодействие, равна суммарной странности после реакции. Таким образом стало понятно, что распад странных частиц и не может быть вызван этими силами и определяется слабым взаимодействием.

В 1955 году Марри Гелл-Манн получил предложение занять должность адъюнкт-профессора Калифорнийского технологического института. Следующие 38 лет жизни ученого были связаны с этим учебным заведением. Уже через год он стал полным профессором, а в 1967 году был удостоен почетного профессорского поста, учрежденного в честь Роберта Эндрюса Милликена.

Что же касается личной жизни ученого, то в 1955 году Гелл-Манн женился на Маргарет Доу, археологе по образованию. Через год в их семье родилась дочь, Элизабет Сара, а в 1963 году сын – Николас Вебстер. В 1981 году Маргарет умерла. В 1992 году 63-летний Гелл-Манн женился на Марше Соутвик.

Начало 1960-х годов ознаменовалось новым фундаментальным открытием Гелл-Манна. Ученый выяснил, что предложенная им для описания странных частиц система мультиплетов может стать составляющей гораздо более широкого обобщения, на основании этого Гелл-Манн смог выделить «семейства» сильно взаимодействующих частиц. Интересно, что ученый имел обширные познания не только в физике, и потому назвал свою новую систему классификации восьмеричным путем[116], так как в некоторые семейства входило по восемь частиц. Эту классификацию также часто называют восьмеричной симметрией. Здесь надо заметить, что вскоре после Гелл-Манна и независимо от него подобные выводы сделал израильский физик Ювал Нееман. По значению и роли в физике элементарных частиц восьмеричный путь можно сравнить с периодическим законом Менделеева в химии. Так, например, в своей новой классификации частиц Гелл-Манн оставил свободные места в некоторых семействах частиц, предположив, каким набором свойств должны обладать еще не открытые частицы. Уже в 1964 году одна из таких частиц была обнаружена, что стало блестящим подтверждением теоретических выкладок американского ученого.

Но составлением собственной классификации Марри Гелл-Манн не ограничился. В 1963 году он обратил внимание на то, что объяснить наблюдения, на которых основан восьмеричный путь, можно, если допустить, что каждая из частиц, участвующих в сильном взаимодействии, состоит из трех гипотетических частиц, имеющих заряды +2/3 или –1/3. Например, нейтрон состоит из двух частиц, имеющих заряд –1/3 и одной с зарядом +2/3. Протон – из двух частиц, имеющих заряд +2/3 и одной с зарядом –1/3. Гелл-Манн назвал частицы с дробным зарядом кварками. Кварки с одним и тем же зарядом могут отличаться другими свойствами, иными словами, существуют несколько типов кварков с одним и тем же зарядом. Само слово «кварк» Гелл-Манн позаимствовал у знаменитого английского писателя Джеймса Джойса. В романе «Поминки по Финнегану» это слово упоминается в единственном месте. Вообще этот роман построен на словотворчестве, и перевести его на другие языки крайне сложно. Комментарии к этому произведению занимают вдвое больше страниц, чем сам роман, и в них объясняется смысл огромного числа слов и выражений. Главному герою приснился сон, в котором он увидел себя королем Корнуэлла Марком. Марк поручает рыцарю Тристану привести его невесту Изольду. Когда Тристан и Изольда плывут на корабле, вокруг кружат чайки, напевая песенку, которая начинается словами: «Три кварка для Марка». По-видимому, Гелл-Манну понравилось необычное слово, и он сделал его научным термином. Физик Джордж Цвейг, занимавшийся теми же проблемами, что и Гелл-Манн, вместо слова кварк использовал слово «туз», но это название не прижилось. Заканчивая рассказ о физических достижениях Гелл-Манна, следует упомянуть, что позднее он вместе с Ричардом Фейнманом предложил понятие «токов» слабых взаимодействий и внес большой вклад в развитие «алгебры токов».