Воспоминания

Физики усиленно искали явления, в которых происходит нарушение CP-симметрии и T-симметрии. Как я уже писал, таким явлением оказался распад ка-лонг-мезона на два пи-мезона. Я не буду объяснять, почему этот распад свидетельствует о нарушении CP-симметрии. Через несколько лет было открыто другое явление, где нарушение CP-симметрии и отличие частиц от античастиц проявляются более наглядно. Среди многих способов распада ка-лонг-мезона существуют два способа (как говорят — два канала), являющиеся CP- или C-отражением друг друга, — распад на пи-плюс-мезон, электрон и нейтрино и распад на пи-минус-мезон, позитрон и антинейтрино (мы будем интересоваться полными вероятностями каждого канала, поэтому CP- и C-симметрии для нас эквивалентны).

Оказалось, что полные вероятности распада по этим двум каналам отличаются на 0,6%! Это как раз эффект того типа, который был мне необходим для объяснения возникновения барионной асимметрии Вселенной из нейтрального состояния.

Первая известная мне работа, в которой обсуждаются следствия сохранения CPT-симметрии и нарушения CP- и C-симметрии, принадлежат Соломону Окубо. Он (с конкретными примерами) формулирует следующие утверждения:

Пусть некое состояние (частица) А распадается по нескольким каналам B₁, B₂ и т. д., а зарядово-сопряженное состояние Ā (античастица) распадается по зарядово-сопряженным каналам B₁, B₂ и т. д. Тогда:

1) Из CPT-симметрии следует, что масса A равна массе Ā, и полная вероятность распада A равна полной вероятности распада Ā (полная вероятность — сумма вероятностей распада по всем возможным каналам).

2) Нарушение CP-симметрии приводит к тому, что вероятности распада по каналам могут быть различны для частиц и античастиц, т. е. вероятность канала B₁ не равна вероятности канала B₁ и т. д.

Именно эти два утверждения, наряду с нарушением барионного заряда, легли в основу моей работы. На экземпляре работы, который я подарил в 1967 году Евгению Львовичу Фейнбергу, я написал такой эпиграф:

Из эффекта С. Окубо
при большой температуре
для Вселенной сшита шуба
по ее кривой фигуре.

Перехожу теперь к обсуждению другой предпосылки работы — к нарушению барионного заряда.

В отличие от только что обсужденной она являлась гипотезой, причем, как я уже отмечал, такой, которая шла вразрез с установившимися в науке тех лет убеждениями. Отчасти поэтому моя работа тогда привлекла мало внимания.

В хорошей книге Зельдовича и Новикова (вышедшей в свет в 1975 году!)[96] есть параграф, посвященный гипотезе нарушения барионного заряда и объяснению с ее помощью барионной асимметрии Вселенной. Общее отношение — определенно отрицательное.

Когда я писал свою работу, я знал о предложении Ли и Янга попытаться обнаружить на опыте поле, обусловленное барионным зарядом (мне рассказал об этом предложении Я. Б. Зельдович). Наличие такого поля явилось бы подтверждением сохранения барионного заряда, подобно тому, как наличие у электрически заряженных тел кулоновского электрического поля является «гарантом» сохранения электрического заряда. Аналогично — гравитационное поле, существующее в окрестности любой системы тел (на «бесконечности»), однозначно связано с сохраняющейся массой системы (или энергией, по формуле Эйнштейна). В общем, из самого факта существования дальнодействующего поля (т. е. убывающего обратно пропорционально квадрату расстояния) следует, что оно вызвано какой-то сохраняющейся субстанцией. Обратное заключение — что отсутствие поля означает отсутствие соответствующей сохраняющейся величины — не является логически обязательным, но оно весьма правдоподобно.

По существу, независимость ускорения свободного падения тел от их химического состава, которую проверял Галилей, бросая разные предметы с Пизанской башни, одновременно указывает на отсутствие барионного поля. Эти опыты Галилея явились началом современной экспериментальной науки, в этом их историческое значение. Теперь, с высоты знаний XX века, мы можем сказать, что Галилей закладывал основы теории тяготения Эйнштейна (принцип эквивалентности инертной и тяготеющей массы) и проверял, существуют ли не гравитационные и не электрические силы дальнодействия — что, в частности, имеет отношение к проблеме барионного заряда. Заметим, что, если бы обнаружилось различие ускорений, это имело бы большие последствия. И всегда есть опасность (или надежда), что при дальнейшем уточнении что-нибудь обнаружится. Опыты Галилея подвергались уточнению много раз. Вскоре после него — Ньютоном, использовавшим маятники из разных материалов. В нашем веке — в опытах Этвеша, затем Дике и, наконец, Брагинского и Панова, со все возрастающей точностью, достигшей у Брагинского и Панова 10^-12 — 10^-13 (по-прежнему с негативным результатом).