Яков Смородинский - Воспоминания о Л. Д. Ландау

Из Сиэтла я привез статью Ли и Янга о возможном нарушении четности в слабых взаимодействиях, и в несколько дней Дау сообразил, что наиболее естественное — максимальное нарушение четности (и сохранение так называемой комбинированной четности) отвечает двухкомпонентному нейтрино, участвующему в слабых взаимодействиях, — такому, у которого спин направлен только против импульса или только по импульсу. Очень быстро он вычислил следующие отсюда наблюдаемые эффекты (в распадах μ-мезонов), и через несколько дней статья об этом была готова к печати. При этом ссылка на работу Ли и Янга вообще выпала, так как Дау был настолько увлечен идеей двухкомпонентного нейтрино (сейчас его называют левокиральным), что первоначальная идея работы Ли и Янга вообще оказалась в тени.

Я сказал об этом Льву Давидовичу, он стал спорить, и на некоторое время на наши отношения легла тень. Однако вскоре Дау, подумав, включил в свою статью ссылку на работу Ли и Янга, а ко мне стал относиться лучше прежнего: так моя строптивость оказалась неожиданно полезной.

Вторая половина 50-х годов была периодом расцвета научной деятельности Ландау. Его статья о двухкомпонентном нейтрино вызвала серию исследований по несохранению четности в слабых взаимодействиях, большая часть которых была выполнена в ИТЭФе — как теоретиками в группе И. Я. Померанчука, так и экспериментаторами—А. И. Алихановым и его группой.

Дау появлялся в ИТЭФе каждый четверг. Шли долгие дискуссии о сохранении временной четности, о теореме Паули— Людерса — все кругом него жужжало.

Почти в то же время был наконец понят Купером в США и Н. Н. Боголюбовым у нас механизм низкотемпературной сверхпроводимости и сотрудники Ландау из ИФП совместно с ним стали активно исследовать ряд особенностей этого явления. Тут Дау был как рыба в воде, так как физика твердых тел и низких температур была всегда его любимым занятием. В результате и в этой области был получен ряд фундаментальных результатов.

К сожалению, к концу 50-х годов в физике элементарных частиц и теории поля ситуация была не столь радостной. Было ясно, что мезонные теории, построенные подобно квантовой электродинамике точечных частиц, совершенно непригодны для описания реальных сильных взаимодействий. С другой стороны, к этому времени выяснилось, что дисперсионные соотношения, следующие из таких теорий, прекрасно описывают многие свойства сильных мезонных взаимодействий и даже позволяют довольно точно определить мезонпый заряд нуклона (его квадрат оказался близким к 14, т. е. почти в две тысячи раз больше 1/137 — квадрата заряда электрона). Основываясь на них, Померанчук доказал, что при высокой энергии равны сечения взаимодействия с любой мишенью частицы и соответствующей античастицы. И это вскоре было проверено на опыте.

Дисперсионные соотношения использовали очень небольшую информацию об амплитудах взаимодействия частиц, определяющих в квантовой теории вероятности рассеяния и рождения их. Для этих соотношений, в частности, была важна аналитическая структура амплитуд как функции энергии сталкивающихся частиц, например положение полюсов и точек ветвлений этих амплитуд при комплексных, т. е. нефизических, величинах энергии. В связи с этим большие усилия физиков всего мира были затрачены в то время на исследование этих особых точек амплитуд взаимодействия частиц и Ландау сделал прекрасную работу, предложив простой графический способ выявления и исследования этих особых точек амплитуд в комплексной плоскости переменных, от которых зависят амплитуды. Так за этими особыми точками и осталось название «особенностей Ландау».

Здесь мне хочется отметить одно чисто научное обстоятельство, которое сыграло в каком-то смысле роковую роль в судьбе исследований Ландау в этой области (и отчасти в моей жизни того времени). Вблизи этих особых точек — «особенностей Ландау», т. е. при нефизических энергиях и нефизических значениях других переменных, все сильно взаимодействующие частицы, участвующие в столкновениях, становились свободными. Поэтому возникла идея — нельзя ли построить новую графическую технику для теоретического восстановления величин амплитуд взаимодействия мезонов, нуклонов и т. д. (эти сильно взаимодействующие частицы позже стали называть адронами), отличную от техники фейнмановских графиков, такую, в которой фигурировали бы только свободные частицы. Величины мнимых частей любых амплитуд определялись именно такими графиками (в так называемом условии унитарности), и оставалось лишь понять, как по мнимым частям амплитуд строить их вещественные части. Сейчас ясно, что эта идея была неправильна (или, во всяком случае, непрактична для адронов, состоящих из кварков), но психологически ее можно было оправдать: мы уже знали тогда, в конце 50-х годов, что графики Фейнмана для взаимодействия точечных адронов приводили к нулю заряда, т. е. к теории, не имеющей вообще (в отличие от электродинамики; см. выше) области применимости. В то же время техника дисперсионных соотношений, использующая условие унитарности и информацию об особых точках амплитуд (следующую из тех же графиков Фейнмана), давала прекрасные результаты. Поэтому Дау был большим энтузиастом этой «новой графической техники» и мы с ним затратили много времени (более двух лет), восстанавливая по мнимым частям сложных амплитуд (точнее, по величинам их скачков на разрезах в комплексных плоскостях различных переменных) вещественные их части.

К самому концу 50-х годов к этой деятельности подключился и Володя Грибов —мой сотрудник из теоретического отдела ЛФТИ, очень талантливый физик, который к этому времени стал большим специалистом по «вытягиванию» физической информации из контуров в плоскости комплексной переменной. «Да, нелегкая эта работа — из болота тащить бегемота», — говорил Дау, но энтузиазма не терял буквально до дня автомобильной катастрофы (7 января 1962 г.), после которой он так и не пришел в рабочее состояние до своей смерти в 1968 г.

Сейчас хорошо известно, к чему привела эта деятельность после отключения от нее Дау с начала 1962 г. Вместо «новой графической техники» в 60-х годах появилась теория асимптотик (так называемых асимптотик Редже), для которой Грибовым была построена техника графиков Редже.

Загадка нуль-заряда была разрешена только через десять лет, в начале 70-х годов, когда была найдена теория так называемых цветных, или неабелевых, фотонов и цветных электронов (кварков), для которых логарифм в знаменателе квадрата эффективного заряда имеет другой знак, чем в электродинамике, — тот самый, который был так нужен Ландау и нам всем в 1954—1956 гг. Фактически эта теория была предложена Янгом и Миллсом много раньше, еще в 1957 г., но реально работать с ней теоретики научились лишь после работ Фаддеева и Попова 1967 г. Мезоны и нуклоны оказались составными, состоящими из кварков, и старые теории, в которых они рассматривались как точечные„ естественно, не имели области применения.