Нейтральные токи

Драма идей в познании природы

Наиболее яркие наблюдательные следствия существования нейтральных токов предсказывались при обобщении теории Глешоу-Вайнберга-Салама на мир нуклонов. Наряду с опосредованным W-полем способом описания старых известных типов процессов (например бета-распада) предсказывались новые типы слабых процессов, в которых должно было проявляться существование поля Z.

Здесь надо заметить, что о возможном существовании W-кванта физики говорили еще задолго до появления теории Глешоу-Вайнберга-Салама. Говорили, исходя просто из аналогии с фотоном. Есть фотон - частица поля электромагнитного взаимодействия. Почему бы не быть и W-бозону - частице поля слабого взаимодействия. Так же задолго до появления теории Глешоу-Вайнберга-Салама, еще на уровне представления о непосредственном взаимодействии слабых зарядов и токов обсуждалась возможность существования взаимодействия нейтральных слабых токов. И еще с тех пор физики стали обсуждать, как это взаимодействие могло бы проявиться.

Во-первых, должен был бы наблюдаться новый тип взаимодействия нейтрино. В пучках энергичных нейтрино, создаваемых на ускорителях, наряду с процессами обычного слабого взаимодействия, в которых нейтрино превращается в заряженные лептоны, должны были бы наблюдаться события нового типа. В этих процессах начальное нейтрино уничтожалось бы во взаимодействии с нуклонами, но вместо заряженного лептона снова рождалось бы нейтрино, то есть процессы упругого и неупругого рассеяния нейтрино без его превращения в заряженный лептон.

Во-вторых, появлялся бы новый тип взаимодействия между электронами и ядрами атома - из-за взаимодействия слабых нейтральных токов электронов и нуклонов. Несохранение четности во взаимодействии нейтральных токов приводило бы к неодинаковому взаимодействию с ядрами левовинтовых и правовинтовых электронов. Эта возможность обсуждалась еще в конце 1950-х годов. Из-за неодинакового взаимодействия с ядром правовинтовых и левовинтовых электронов должно наблюдаться слабое вращение поляризации света в атомах, невозможное, если между электронами и ядром действуют только электромагнитные силы.

До 1973 года предсказание Z-взаимодействия казалось недостатком теории Глешоу-Вайнберга-Салама, но в 1973 году рассеяние нейтрино за счет нейтральных токов было обнаружено. Однако и после открытия нейтральных токов во взаимодействии нейтрино эта теория не была принята. Некоторое время дело осложнялось тем, что в опытах американских и английских физиков-экспериментаторов не наблюдалось предсказываемое теорией Глешоу-Вайнберга-Салама вращение поляризации света, обусловленное неодинаковым взаимодействием левовинтовых и правовинтовых электронов с ядрами атомов. Появлялось много моделей единого электрослабого взаимодействия. Эти модели вводили новые типы лептонов и кварков, привлекали новые типы их взаимодействия для того, чтобы левые и правые электроны взаимодействовали с ядром одинаково. Опровергнуть эти новые модели можно было только экспериментально.

Советские физики провели в Институте ядерной физики Сибирского отделения Академии наук СССР эксперимент по поиску вращения поляризации света в парах висмута. В отличие от результатов американских и английских физиков, они наблюдали эффект вращения поляризации, то есть наблюдали эффект, вызываемый несохранением четности во взаимодействии слабых нейтральных токов электронов и нуклонов. По величине и знаку эффект совпадал с предсказанием теории Глешоу-Вайнберга-Салама.

Эксперимент в Новосибирске блестяще подтверждал предсказания теории Глешоу-Вайнберга-Салама. Вскоре пришли и другие подтверждения несохранения четности во взаимодействии нейтральных токов. В рассеянии энергичных электронов на ядрах наблюдалось различие взаимодействия право- и левовинтовых электронов. Такое различие отвечало ожиданиям теории Глешоу-Вайнберга-Салама. В 1979 году Вайнберг, Салам и Глешоу были удостоены Нобелевской премии.

Я.Б.Зельдович, М.Ю.Хлопов, 1988 год

Все-свои.ру: зубные коронки - хорошие врачи.