Предсказанное очарование

Драма идей в познании природы

Обобщение теории Глешоу-Вайнберга-Салама на случай странных частиц приводило к явному противоречию. При таком обобщении в теории предсказывалось Z-взаимодействие с нейтральными токами перехода странных частиц в частицы с нулевой странностью. Из-за таких нейтральных токов с изменением странности был бы возможен, например, распад K⁰®m⁺m^-, причем вероятность этого распада была бы сравнимой по величине с вероятностью наблюдаемого K⁺®m⁺v-распада. На опыте распад K⁰®m⁺m^- не наблюдался и с вероятностью на 8 порядков меньшей.

Чтобы спасти теорию Глешоу-Вайнберга-Салама от проблемы нейтральных токов с изменением странности, в ней приходилось предположить существование новых частиц, в состав которых входит новый четвертый c-кварк - очарованный кварк, похожий на u-кварк, как s-кварк похож на d-кварк.

Как показали в 1970 году Глешоу, Иллиопулос и Майани, существование четвертого кварка обеспечивает дополнительную симметрию между слабыми переходами. Квантовая механика дает в этом случае два пути превращения K⁰ в m⁺m^-, и интерференция этих каналов такая, что эффект резко уменьшается. Более того, сколько бы слабых переходов ни происходило в данном квантовом процессе, симметрия между токами переходов u и s, а также c и d обеспечит компенсацию переходов, вызывающих распады типа K⁰®m⁺m^-. Из-за разности масс u- и c-кварков компенсация не точная, но вероятность такого распада достаточно сильно подавлена.

Z-взаимодействие оказывалось чисто "диагональным". В теории Глешоу-Вайнберга-Салама нейтральные токи могли быть только процессами самопревращения частиц одного и того же типа, что и было подтверждено в эксперименте. Наблюдают нейтральные токи превращения e®e, но не e®m и тому подобных.

В отличие от странных частиц, существование очарованных частиц было теоретически предсказано, и их открытие в середине 1970-х годов (почти за десятилетие до открытия W и Z) подтвердило, что принцип "бритвы Оккама" не следует превращать в принцип экономии на частицах.

Я.Б.Зельдович, М.Ю.Хлопов, 1988 год