16.11.2004
20:15

Нобелевская премия присуждена за открытие асимптотической свободы...

"Asymptotic freedom wins Nobel"
"CERN Courier", Vol.44, N9, p.5 2004

В 2004 году Нобелевская премия по физике была вручена Дэвиду Гроссу (David Gross), Дэвиду Политцеру (David Politzer) и Фрэнку Вильчеку (Frank Wilczek) за "за открытие асимптотической свободы в теории сильных взаимодействий" . Эта награда последовала через год после того, как этим физикам была присуждена престижнейшая премия Европейского физического общества в области физики высоких энергий и физики элементарных частиц и через 30 лет после того, как Гроссом, Политцером и Вильчеком было высказано замечательное утверждение, что сила взаимодействия между кварками убывает с уменьшением расстояния. В июне 1973 года, когда две статьи с открытием нынешних Нобелевских лауреатов были одновременно опубликованы в тридцатом томе журнала "Physical Review Letters", Политцер и Вильчек еще были аспирантами (Ф.Вильчек работал под руководством Д.Гросса). Ключевая идея обеих работ заключалась в том, что так называемая "бета-функция" (которая описывает, как константа взаимодействия в квантовой теории поля ведет себя при изменении масштаба энергии взаимодействующих частиц) может быть отрицательной. Это противоречило общепринятым представлениям того времени. Отрицательность "бета-функции" ведет к тому, что сила взаимодействия между кварками может уменьшаться с увеличением энергии взаимодействия. Это делает кварки "асимптотически свободными" при высоких энергиях (Н.Н.: или, согласно соотношению неопределенности Гейзенберга, "асимптотически свободными" на малых расстояниях, примерно в десять раз меньших, чем характерный размер адрона).

Чуть раньше (в 1970 году) Курт Симанчик (Kurt Symanzik) показал, что только теория с отрицательной "бета-функцией" может привести к "скейлингу" (т.е. ситуации, когда вероятности взаимодействия зависят от некоторого безразмерного параметра). Скейлинг был феноменологически открыт Джеймсом Бьеркеном (James Bjorken) при теоретическом анализе экспериментальных результатов электрон-протонных столкновений в SLAC-е. Однако, в начале 1970-х не было известно ни одной квантово-полевой теории, которая могла бы объяснить явление "бъеркеновского скейлинга". В Квантовой электродинамике, считавшейся в то время самой успешной квантово-полевой теорией, "бета-функция" была положительной. То есть в этой теории сила взаимодействия между частицами уменьшается с увеличением расстояния между ними. Может ли вообще быть найдена полевая теория сильных взаимодействий с отрицательной "бета-функцией"? Этот вопрос стал особенно актуальным после того, как в 1971 году вышла работа Герарда 'т Хофта (Gerard 't Hooft), в которой 'т Хофт решил в рамках квантовой теории поля проблемы, стоявшие на пути объединения слабых и электромагнитных взаимодействий (Н.Н.: 'т Хофт доказал перенормируемость теории электрослабых взаимодействий и упростил методику вычислений в неабелевых калибровочных теориях; за эти работы ему и Мартинусу Велтману была присуждена Нобелевская премия по физике за 1999 год).

В 1972 году на конференции в Марселе 'т Хофт и Симанчик в совместной дискуссии поняли, какая квантово-полевая теория может привести к отрицательной "бета-функции" для сильных взаимодействий. 'т Хофт даже упомянул об этом на конференции, но детально тему разрабатывать не стал. За скрупулезную проверку гипотезы 'т Хофта взялись другие: группа Д.Гросса в Принстоне и группа Сиднея Коулмена (Sidney Coleman) в Гарварде. К последней принадлежал Д.Политцер. Дальнейшее, как говорится, является уже историей о том, как Гросс, Политцер и Вильчек не только освободили кварки внутри протона, но, кроме того, освободили умы теоретиков и направили их энергию на детальную разработку квантово-полевой теории сильных взаимодействий. В частности, это привело к бурному развитию квантовой хромодинамики (КХД), в рамках которой сильные взаимодействия описываются как обмен безмассовыми частицами со спином единица - так называемыми глюонами (Н.Н.: экспериментальное подтверждение реальности глюонов было получено только в 1979 году).

Уменьшение константы сильного взаимодействия с ростом энергии впоследствии было подтверждено с высокой точностью. В последнее время такие исследования проводились на электрон-протонном коллайдере HERA (DESY, Гамбург, Германия) и на электрон-позитронном коллайдере LEP в CERNе. На последнем при энергии порядка массы Z-бозона. А результаты Гросса, Политцера и Вильчека наконец достойно вознаграждены присуждением им Нобелевской премии.

Перевод Н.Никитина

Бегущая константа связи в КХД: сравнение теоретических предсказаний с экспериментальными результатами, полученными на ускорителях PETRA и LEP.
НЕСКОЛЬКО СЛОВ ОТ ПЕРЕВОДЧИКА

Сразу после объявления лауреатов Нобелевской премии по физике за 2004 год в электронном журнале "Русский переплет" появилась заметка неизвестного автора, скрывающегося под псевдонимом AVD, с весьма претенциозным названием "Новость нобелевского комитета: премия за открытие советских ученых". Заметка вызвала определенную дискуссию в Internet-е. Лично я считаю, что вся эта дискуссия явилась следствием невнимательного чтения пресс-релиза Нобелевского комитета. А ведь там ясно сказано, что премия этого года присуждена не просто "за открытие асимптотической свободы", а "за открытие асимптотической свободы в теории сильных взаимодействий". Действительно, начиная именно с двух статей Гросса, Политцера и Вильчека 1973 года в единое непротиворечивое целое оказались связаны такие, на первый взгляд противоречащие друг другу результаты в физике адронов, как алгебра токов, основанная на представлении о свободных кварковых полях, конфайнмент (кварки в адроне сильно связаны), партонная модель (адрон состоит из облака невзаимодействующих частиц) и "бъеркеновский скейлинг". После 1973 года пертурбативные методы в теории элементарных частиц испытали эпоху второй молодости (первая - послевоенные достижения в квантовой электродинамике), а непертурбативные стали дрейфовать от аксиоматики, дисперсионных представлений и полюсов Редже к фундаментальным лагранжианам и новым симметриям для полей Янга-Миллса. Работы же В.С.Ваняшина, М.В.Терентьева и И.Б.Хрипловича (при всем моем глубочайшем уважении к этим физикам, основанном на знании их работ) остались практически незамечены широкой научной общественностью. Возможно как раз потому, что в этих работах авторы не попытались связать свои абстрактные теоретические построения с тогдашними загадками в области сильных взаимодействий.

Вот так, один ненаписанный абзац или даже одно предложение разделяют во многом эквивалентные теоретические работы на нобелевские и известные только узкому кругу специалистов, но способные в "умелых руках" при правильной идеологической подаче сотворить дешевую сенсацию на нескольких Internet-сайтах.

21.10.2004
21:13

12.10.2004
21:06

04.10.2004
14:59

03.06.2004
21:45

03.06.2004
20:33

03.06.2004
17:44

08.04.2004
20:54

02.02.2004
14:37

22.12.2003
15:58

03.11.2003
16:11

CERN подтвердил, что LHC начнет работу в 2007 году

12.09.2003
14:24

26.08.2003
22:29

08.07.2003
00:57

07.05.2003
21:09

19.04.2003
13:06

04.04.2003
13:27

01.04.2003
13:32

11.03.2003
20:26

06.03.2003
15:46