Вокруг Света 2006 №06

Однако идея комбинированной четности, как оказалось, была временным решением проблемы симметрии, с которой при слабых взаимодействиях оказалось все совсем не так гладко. В 1964 году на конференцию в подмосковную Дубну приехал молодой американский физик Джеймс Кронин, тогда еще не нобелевский лауреат, а простой PhD (что приблизительно соответствует степени кандидата наук), который рассказал о результате эксперимента, проведенного вместе с коллегами Вэлом Фитчем, Джеймсом Кристенсеном и Рэне Терли на ускорителе в Брукхейвенской национальной лаборатории на Лонг-Айленде. Для специалистов его сообщение о том, что частица под названием К sub 2 /sub 0-мезон иногда распадается не на три, а на два п-мезона, произвело впечатление разорвавшейся бомбы. Все это означало только одно — симметрии между частицами и античастицами не существует. Не вдаваясь в дебри физики элементарных частиц, скажем только, что похоже это было, пожалуй, на рассказ человека в здравом уме и твердой памяти о том, как, подойдя к зеркалу в синей варежке на правой руке, на левой руке своего зеркального двойника он обнаружил варежку красного цвета.

Получалось, что симметрия в мире элементарных частиц, казалось бы, восстановленная Ландау, вновь рушилась: такие распады в рамках теории этого ученого были запрещены. Античастицы ее не спасали — простая смена знака электрических зарядов частиц на противоположные не означала замены их поведения на зеркально симметричное. Неужели природа по непонятной причине левша? Как должна быть устроена Вселенная, чтобы в мире квантовых явлений симметрия все-таки сохранялась? Этот вопрос не давал покоя многим ученым, в том числе и трем московским физикам — Исааку Померанчуку, Льву Окуню и Игорю Кобзареву. Они предложили не только заменить частицы на античастицы, как советовал Ландау, но и удвоить количество частиц. Иными словами, кроме пары частица—античастица должны существовать еще и их зеркальные аналоги — зеркальная частица и зеркальная античастица.

Про частицы эти зеркальные, разумеется, никто ничего не знал. Понятно было только, что от частиц обычных зеркальные отличает некое условное качество, которое авторы назвали числом Алисы (по имени героини повести Льюиса Кэрролла, блуждавшей в сказочном Зазеркалье), а саму операцию зеркального отражения частиц — А-преобразованием. Если это А-число у элементарной частицы присутствует, то, значит, она зеркальная, нет — точно такая же, но наша, обычная. В остальном частицы совершенно одинаковые: у них совпадают и электрический заряд, и лептонный, и вообще все, как у обычных зеркальных двойников. При этом было совершенно не ясно, какими физическими свойствами зеркальные частицы могли бы обладать, существуй они на самом деле, и как их найти. А что представляет собой это число Алисы, неизвестно и по сей день.

Перейти из разряда остроумной гипотезы в разряд серьезного предположения зеркальным частицам позволила статья Кобзарева, Окуня и Померанчука «О возможности экспериментального обнаружения зеркальных частиц», которая была опубликована в журнале «Ядерная физика» в 1966 году. В этой работе физики-теоретики показали, что частицы зеркальные могут взаимодействовать между собой, но с нашими, обычными, частицами — не могут. Разве только гравитационно, потому что сила тяготения — единственная на сегодняшний день универсальная сила, действующая между любыми типами материи.

Нет и не может быть между нашими и зеркальными частицами ничего общего — ни сильного, то есть ядерного, ни слабого, ни электромагнитного взаимодействия, одна лишь гравитация. А если бы существовало даже самое незначительное электромагнитное взаимодействие, его бы обязательно заметили и в некоторых опытах с элементарными частицами результаты получались бы другими. Увы, «потрогать» зеркальные частицы нашими, обычными, приборами нереально. Поэтому возможность экспериментально обнаружить зеркальное вещество представлялась авторам весьма сомнительной. Но в праве на существование они зеркальным частицам не отказали.

Вполне вероятно, что идея зеркальной материи так и осталась бы достоянием узкого круга специалистов, если бы не проблема темной материи, в решение которой гипотеза о материи зеркальной вписывается на редкость удачно.

Сколько весит новый мир