В поисках частицы Бога, или Охота на бозон Хиггса - Иэн Сэмпл

В книге “Ideals and Realities: Selected Essays of Abdus Salam” (World Scientific, 1983) Салам говорит, что наука развивается только в условиях обмена идеями и непрерывной критики. Некоторые физики, к примеру Питер Войт из Колумбийского университета, стали непопулярными, предположив, что значительная область физики пришла в упадок из-за чрезмерного внимания к теории струн, описывающей частицы как крошечные колеблющиеся нити энергии.

77

Более подробно см., например, работу: Kerson Huang. Fundamental Forces of Nature: The Story of Gauge Fields.World Scientific, 2007. Ее автор, почетный профессор теоретической физики в Массачусетском технологическом институте, пишет: “Против квантовой теории поля возник бунт, возможно, из-за разочарования”. См. также кн.: 50 Years of Yang-Mills Theory. Edited by Gerardus’t Hooft. World Scientific, 2005; и главу, посвященную Джулиусу Швингеру и релятивистской квантовой теории поля в кн.: Stig Lundqvist. Nobel Lectures in Physics, 1963-1970. Worl Scientific, 1998.

78

Более подробную информацию о развитии теории S-матрицы см. в кн.: Laurie Mark Brown, Max Dresden and Lillian Hoddeson. Pions to Quarks: Particle Physics in the 1950s. Cambridge University Press. 1989; Michio Kaku. Hyperspace: A Scientific Odyssey through Parallel Universes, Time Warps, and the Tenth Dimension. Oxford University Press, 1994.

79

Фраза, использованная Хиггсом для описания S-матрицы в интервью автору в 2008 году. Термин “черный ящик” Хиггс употреблял в научном значении, то есть как определение системы или устройства, о котором известно только то, что у него на входе и на выходе, а как внутри его первое трансформируется во второе, неизвестно. Этот черный ящик не следует путать с черным ящиком, который находится в самолете и используется для изучения причин аварии, если вдруг таковая случается.

80

Частицы описываются несколькими характеристиками, но наиболее распространенные — масса и заряд. Теории, в которых предсказывается величина массы частицы, особенно полезны, потому что в этом случае физики знают, сколько энергии необходимо для того, чтобы создать их в ускорителе элементарных частиц, большая масса соответствует и более высокой энергии. Знание массы нестабильной частицы помогает ученым разобраться, на какие стабильные частицы она может распадаться. Эти распады часто используются в качестве доказательства того, что рождение частицы состоялось.

81

Возьмем магнитное поле Земли. В каждой точке на поверхности Земли (и в атмосфере) у него есть направление и напряженность, причем напряженность больше на полюсах. То же самое касается и поля тяжести. Поля, которые имеют напряженность и направление, называются векторными. А теперь возьмем температурное поле. Температура различается в разных точках Земли очень сильно, но “температурное поле” не имеет направления. То же самое верно и для поля Хиггса. Поля, которые характеризуются величиной, но не направлением, называются скалярными.

82

Если бы можно было изменять напряженность поля Хиггса, оно непосредственно воздействовало бы на массы электронов внутри атомов, что, в свою очередь, привело бы к изменению их размеров и нарушило их стабильность.

83

Цитируется в рассказе Гуральника о его работе с Хагеном и Кибблом по теории масс, опубликованном в “International Journal of Modern Physics A”, February 2009.

84

Статья переиздана в сборнике эссе Стивена Вайнберга (Facing up: Science and Its Cultural Adversaries. Harvard University Press, 2001). Во время моего интервью с Вайнбергом он повторил фразу из статьи: “Прогнозы, которые, как уже известно, дают неправильные результаты, мешают продвинуться вперед”.

85

“Модель лептонов”: см. библиографию.

86

Нобелевская лекция Глэшоу, прочитанная 8 декабря 1979 года. Он получил премию за работы по объединению электромагнитных и слабых сил.

87

См. ссылку 83.

88

Колоритное описание Утрехта и использование здания физического факультета в разных целях дано в автобиографии Герарда ‘т Хоофта (The Nobel Prizes. Nobel Foundation, 1999).

89

Краткая автобиография Вельтмана дана в кн.: The Nobel Prizes. Nobel Foundation, 1999.

90

Так описал это Герард ‘т Хоофт в интервью, данном автору в 2009 году.

91

Burton Feldman. The Nobel Prize: A History of Genius, Controversy and Prestige. Arcade Publishing, 2001.

92

В 2010 году все шесть физиков получили премию Дж. Дж. Сакураи по теоретической физике элементарных частиц за работы о происхождении массы. Церемония награждения состоялась в феврале 2010 года в Вашингтоне. Ожидалось, что впервые все шестеро встретятся, но Хиггс приехать не смог.

93

См. статью “SBGT and all that” Питера Хиггса (сборник Weak Neutral Currents, edited by David В Cline. Westview Press, 1997).

94

Два подробных отчета об открытии нейтральных токов особенно информативны. Первый был написан Дональдом Перкинсом, находившимся в центре событий (“Gargamelle and the discovery of neutral currents”, в кн.: The Rise of the Standard Model. Cambridge University Press, 1997). Второй полезный отчет написан Питером Галисоном (“The discovery of neutral currents”, в сборнике “Weak Neutral Currents”. Westview Press, 1997).

95

Frank Close, Michael Marten and Christine Sutton. The Particle Odyssey: Journey to the Heart of Matter. Oxford University Press, 2004.

96

Для получения дополнительной информации см. кн.: Mark Oliphant. Rutherford: Recollections of the Cambridge Days. Elsevier Science, 1972.

97

J. L. Heilbron and Robert W. Seidel. Lawrence and His Laboratory: A History of the Lawrence Berkeley Laboratory. Vol. I. University of California Press, 1989.

98

Gordon Fraser. The Quark Machines: How Europe Fought the Particle Physics War. Taylor & Francis, 1997.

99

Абрахам Пайс описывает подъем физики в США сразу после Второй мировой войны в кн. “Inward Bound” (см. библиографию). На с. 473 он замечает: “Европейская наука и технология могут развиваться параллельно с развитием в других местах, но утечку мозгов можно замедлить, только объединив все силы”.

100

В фотоархиве ЦЕРНа имеется прекрасная фотографии Адамса с пустой бутылкой (Cern Document Server, Record 39074).

101

Детальный портрет Роберта Уилсона и описание его работы в Фермилабе см. в кн.: L. Hoddeson, A. W. Kolb and С. Westfall. Fermilab: Physics, the Frontier and Megascience. University of Chicago Press, 2008.

102

Описание этого обмена репликами, доставляющее истинное наслаждение, см. в кн.: Robert P. Crease Charles С Mann. The Second Creation: Makers of the Revolution in Twentieth-Century Physics. MacMillan. 1986.

103

По поводу этой и других причуд Уилсона см. там же.

104

На нейтрино не действуют электромагнитные силы, и, поскольку они имеют крошечные массы, сила тяжести на них тоже почти не действует, зато они чувствуют слабые силы, что делает их идеальными объектами для изучения слабых взаимодействий.

105

Peter Galison. The discovery of neutral currents. In Weak Neutral Currents, edited by David B. Cline. Westview Press, 1997.

106

Оригинальное описание этого эпизода см. в статьях: Peter Galison. The discovery of neutral currents (см. выше); John Krige. Distrust and discovery: the case of the heavy bosons at Cern. Isis Vol. 92. September 2001.

107

Selected Papers of Abdus Salam. World Scientific, 1994.

108

Galison (см. выше).

109

Krige, 2001.

110

В архиве ЦЕРНа хранится эта записка Джона Адамса от 8 июня 1978 года, озаглавленная “Утверждение списка оборудования для получения ppbar-столкновений” и адресованная К. Руббиа и Ван дер Мееру.

111

В архиве ЦЕРНа хранится это извинение Адамса, озаглавленное “Обращение к сотрудникам ЦЕРНа” и сделанное 24 августа 1978 года.

112

Fermilab: Physics, the Frontier and Megascience. University of Chicago Press, 2008.

113

Письмо из архива ЦЕРНа от 20 декабря 1982 года, копия направлена сэру Алеку Моррисону, президенту Совета ЦЕРНа.

114

См.: Krige, 2001.

115

О поиске W- и Z-частиц см.: Christine Sutton at Cern and Peter Zerwas at the German laboratory. The W and Z at LEP. Cern Courier. May 2004: Pierre Darriulat.The W and Z particles: a personal recollection. Cern Courier, April 2004.

116

Хет-трик — в хоккее и футболе три гола, забитые одним игроком.

117

J. Ellis, M.K. Gaillard and D.V. Nanopoulos. A phenomenological profile of the Higgs boson. Nuclear Physics B. Vol. 106,197. P. 292-340.

118

Technology Review. Vol. 86 (1983).

119