Неоткрытые открытия, или Кто это придумал

За экспериментальное подтверждение кварковой структуры адронов в 1990 году Дж. Фридману, Г. Кендаллу, Р. Тейлору присуждена Нобелевская премия. В то же время теоретикам — Мюррею Г елл-Манну и Ювалю Нееману, а также Джорджу Цвейгу, которые независимо друг от друга эту модель сформулировали, — премия присуждена не была. Вне признания Нобелевского комитета по физике оказалось одно из самых выдающихся теоретических открытий ХХ века, заслуживающее войти в десятку наивысших достижений не только физической науки.

В 1961 году Гелл-Манн и израильский физик Юваль Нееман (который тогда работал в Лондонском университете в Англии), каждый самостоятельно, нашли способ расположения адронов в соответствии с их свойствами (массой, зарядом и т. д.) в виде модели, которую Гелл-Манн назвал «восьмеричным путем»: частицы в ней объединялись в октеты. Этот метод напоминает принцип, в соответствии с которым еще в 1860-х годах Дмитрий Менделеев объединил химические элементы в систему. Таблица химических элементов Менделеева работала при условии наличия в ней нескольких пробелов, соответствовавших еще неоткрытым элементам. «Восьмеричный путь» тоже мог быть составлен только при наличии в некоторых октетах пробелов, соответствующих еще не открытым частицам. И точно так же, как и в случае с периодической таблицей, обнаруженные впоследствии частицы проявили свойства, позволившие поместить их именно в те места, которые до той поры оставались пустыми. За эту и еще одну работу по классификации элементарных частиц в 1969 году Г елл-Манн получил Нобелевскую премию по физике, но вот что удивительно — Нобелевский комитет почему-то никак не отметил Неемана.

Порядок химических элементов в периодической таблице объясняется, конечно же, неделимостью атомов. Свойства же атомов определяются количеством и природой частиц, из которых они образованы: электронов, протонов и нейтронов. Поэтому совершенно естественно было предположить, что порядок в классификации «восьмеричного пути» объясняется тем, что адроны тоже представляют собой сочетания нескольких действительно элементарных частиц. Однако физики настолько привыкли считать протоны и нейтроны неделимыми, что прошло немало времени, прежде чем в их умах смогла прижиться мысль о том, что «неделимые» вполне могут оказаться сложными.

Великий вклад в физику Ричарда Фейнмана заключается именно в том, что он допустил подобное. Однако Фейнман вступил на эту стезю не первым, в начале 1960-х он заканчивал свою работу по гравитации и все больше времени тратил на лекции для студентов.

Первые шаги к представлению о сложной структуре адронов сделали в 1962 году Нееман (который тогда работал в Израильском комитете по атомной энергии) и его коллега Хаим Гольдберг-Офир. Они написали статью о том, что, возможно, каждый барион состоит из трех еще более фундаментальных частиц, и отправили ее в журнал Il Nuovo Cimento, где она едва не была потеряна, но потом найдена и в январе 1963 года опубликована. Статья не привлекла к себе особого внимания, частично потому, что сам «восьмеричный путь» еще не стал общепринятым, а частично потому, что, как признал сам Нееман, «она оказалась достаточно поверхностной. Авторы проработали теорию с математической точки зрения, начав с восьмеричного пути, но так и не решили, считать ли элементарные составляющие реальными частицами или абстрактными полями, которые не материализуются в частицы».

Таких проблем не было у другого ученого — Джорджа Цвейга, аспиранта Калифорнийского технологического института. Цвейг родился в 1937 году в Москве, но еще ребенком переехал в Соединенные Штаты и в 1959 году получил степень бакалавра по математике в Мичиганском университете. Свою карьеру ученого он начал в Калтехе, выбрав профилирующей областью исследований экспериментальную физику частиц, но, промучившись три года с одним не поддающимся проведению экспериментом на ускорителе, решил, что эксперименты не для него, и перешел в теоретическую физику, попав под номинальное руководство Ричарда Фейнмана, но в действительности в основном работал самостоятельно.

Цвейг был покорен красотой и простотой «восьмеричного пути» и быстро понял, что модель, образованную октетами, можно было бы объяснить, если бы мезоны и барионы состояли из пар и триплетов элементарных объектов, которые он назвал «тузами». С самого начала Цвейг считал их реальными частицами, а не абстрактными полями, и его ничуть не смущало, что для действия подобной схемы каждый из его «тузов» должен был иметь заряд, составляющий только долю заряда электрона: 2/3 или 1/3, если заряд электрона принять за 1.

Хотя Цвейг и описал свои идеи в научных работах, они вызвали такую яростную критику, что в первоначальном виде его статьи так и не были опубликованы. В 1963 году во время короткого пребывания в ЦЕРНе[5] Цвейг подготовил две статьи, которые передавались из рук в руки в виде «препринтов». Позже он вспоминал: