Воспоминания

Я узнал совсем недавно, что в 1964 году (т. е. до меня, так же как до Янга и Ли) Стивен Вейнберг, исходя из отсутствия барионного поля, предположил, что барионный заряд не сохраняется. Он также обсуждал возможную связь этого с космологией. В своей популярной книге (1977 год) о космологии «Первые три минуты» — я уже отсылал к ней читателя — Вейнберг не упоминает о своей гипотезе, видимо не придавая ей значения.

Я должен сказать, что в работе 1967 года я предложил конкретный механизм нарушения барионного заряда, который, по-видимому, не имеет отношения к действительности. В 1970 году появилась интересная работа по проблеме возникновения барионной асимметрии Вадима Кузьмина (со ссылкой на мою работу), затем — работа Пати и Салама, в которых предлагались другие гипотезы относительно механизма нестабильности протона. Они также, по-видимому, не соответствуют природе. Важный принципиальный шаг был сделан Джорджи и Глешоу в 1974 году.

В своей статье Джорджи и Глешоу развивают успех работ Глешоу, Вейнберга и Салама, в которых были объединены в единой теории слабые и электромагнитные взаимодействия элементарных частиц. Джорджи и Глешоу предложили первый (и очень интересный) вариант того, что теперь называется GUT (Grand Unification Theory, Теория Великого Объединения), с объединением сильных, слабых и электромагнитных взаимодействий, оставив за бортом только гравитацию. К этому времени утвердилось представление о структуре барионов как составных частиц, состоящих из трех «более элементарных» частиц — кварков (соответственно, антибарион состоит из античастиц — антикварков). В теории кварки и лептоны (собирательное название электрона и нейтрино) рассматриваются на равных правах и могут превращаться друг в друга. Следствие этого — возможность реакций с изменением барионного заряда. Например, протон может распадаться на позитрон и два фотона. Процесс распада происходит с образованием на промежуточной стадии так называемого икс-бозона (а также иных аналогичных по свойствам тяжелых скалярных и векторных частиц, для краткости будем говорить только об икс-бозонах; поясним, что векторными называются поля, которые могут существовать в разных состояниях поляризации, электромагнитное поле — простейший пример, а скалярными называются поля, подобные звуку, не обладающие свойством поляризации).

Вероятность этой реакции распада чрезвычайно мала. Дело в том, что масса кварка заведомо меньше массы икс-бозона. Поэтому эта реакция не происходит в обычном (классическом) смысле слова. Происходит лишь некое малое «раскачивание» той степени свободы вакуума, которая соответствует икс-бозону. Даже слабая ручка маленького ребенка (кварка) может слегка раскачать язык огромного колокола, но амплитуда этого колебания будет тем меньшей, чем больше масса языка (икс-бозона). Согласно теории, вероятность реакции обратно пропорциональна массе икс в четвертой степени. Джорджи и Глешоу из некоторых соображений оценили массу икс-бозона, потом эти оценки неоднократно уточнялись. По этим оценкам масса икс превосходит массу протона в 10¹⁵ раз (т. е. необыкновенно велика по масштабам микромира), и, соответственно, время жизни протона равно 10³¹ лет, т. е. в 10 раз больше существовавшего тогда экспериментального предела. Если бы удалось подтвердить предсказание о распаде протона, это было бы величайшим триумфом теории Джорджи и Глешоу, всей современной теории элементарных частиц! Сейчас запланированы крупномасштабные опыты с целью обнаружить распад протона в большой массе чистой воды с помощью счетчиков излучения Черенкова. Чтобы избежать помех от космических лучей, эти опыты следует проводить глубоко под землей. Есть также не вполне уверенные показания, что два случая распада протона уже наблюдались в подземных экспериментах индийско-японской экспериментальной группы в глубокой шахте недалеко от Бангалора. (Добавление 1987 г. Сейчас предел для времени жизни протона значительно повышен до величины порядка 10³¹ лет или еще выше, что уже почти исключает первоначальную схему Джорджи и Глешоу, но современные суперсимметричные теории дают гораздо большее время жизни.)