Александр Потупа - Открытие Вселенной - прошлое, настоящее, будущее

Реально процесс кварк-лептонных переходов ведет к предсказанию таких интереснейших явлений, как нестабильность протона. Например, протон может самопроизвольно распадаться на π 0-мезон и позитрон (р " π 0+ е +). Происходит это потому, что d-кварк и один из u-кварков протона, обмениваясь Х-бозоном с зарядом + 4/3, преобразуются в анти-u-кварк и позитрон. Оставшийся u-кварк и получившийся и объединяются в π 0-мезон, а позитрон свободно покидает область взаимодействия.

Вся совокупность наблюдений указывает на высокую стабильность протона — его среднее время жизни не меньше 10 32лет, иначе окружающий мир выглядел бы совсем по-иному. Поэтому вероятность процессов распада должна быть крайне мала, и, по сути, из-за этого и приходится выбирать столь огромную массу Х-бозона. Строительство ускорителя для прямой генерации таких суперчастиц — дело далекого будущего, но распад протона ищут уже сейчас. Если его среднее время жизни действительно не превышает 10 31или 10 32лет, то в объеме вещества, заключающем, скажем, 10 33протонов (порядка 1000 тонн), должно происходить в среднем 100 или 10 распадов в год, соответственно. Хотелось бы верить, что к моменту выхода этой книги распад протона станет экспериментально установленным фактом, и мы получим сильнейшее указание на то, что при энергиях частиц ~ 10 15ГэВ (на расстояниях ~ 10 –29 см) электрослабые и цветные межкварковые взаимодействия сливаются в единую электроядерную силу.

Гипотетический распад протона (р " π 0+ е +)

Однако стремление к энергии ~10 15ГэВ представляется в основном проблемой, завещаемой 21 веку. Не все так просто и с очень привлекательным, но так и не зарегистрированным распадом протона — похоже, что в теоретических схемах вступают в игру параметры, подозрительно близкие к планковской области [212]. Тем более велик шанс натолкнуться на необычные — хотя и нельзя сказать, чтоб столь уж неожиданные, — явления, связанные с лептонами и кварками.

Попытка сохранить внутрипротонные сечения взаимодействия кварков на уровне σ > σ Pрезко ограничивает массы Х-бозонов в схеме типа великого объединения: M XÀ 3.10 8m p. Но если такие Х-бозоны по-прежнему давали бы переходы кварк-лептон, протон жил бы в среднем не более миллиона лет, и во Вселенной не было бы даже водорода. Таким образом, слишком далекие экстраполяции таят в себе немало неожиданностей!

Не представляют ли 6 лептонов низшие уровни какого-то богатого лептонного спектра, а кварки — соответственно кваркового? Иными словами, не возникнет ли со временем чего-то в духе «субадронной спектроскопии», где лептоны и кварки (и, возможно, ныне известные бозоны) окажутся сверхплотными связанными состояниями неких субкварков? Эти вопросы весьма важны, тем более что пока нет удовлетворительных идей по поводу происхождения лептонных и кварковых масс. Варианты со следующим структурным уровнем вещества активно изучаются теоретиками.

Кажущаяся простота в обращении с точечными лептонами и кварками не должна обманывать. Полагая, что эффективный размер электрона меньше 10–15 см, мы фактически утверждаем, что плотность его заметно превышает ядерную: ½ > 10 18 г/см 3, а для мюона она больше в 200 раз. Если точечность электрона нарушится на расстояниях порядка 10 –27 см, мы получим объект той же плотности, которая встречалась при обсуждении космического микронаселения (½ ~ 10 52 г/см 3). Это может произойти или нет, но в любом случае рассмотрения частиц вблизи планковской области вряд ли обойдется без появления эффективной структуры.

Иными словами, надо быть готовым к такой ситуации, когда типичное для современной квантовой теории поля представление о мгновенном рождении готового лептона, кварка или обменного бозона окажется недостаточным и придется рассматривать процесс синтеза этих частиц из чего-то более фундаментального. Я не хочу сказать, что лептоны и кварки непременно ждет судьба адронов — новый уровень структур наверняка преподнесет нечто новое. Но космология, так или иначе, потребует ответа на вопрос об эпохах кваркового и лептонного синтеза.

Успех электрослабой теории и удачные модели Великого Объединения поставили на повестку дня следующий этап обобщения — программу Суперобъединения, где гравитация вошла бы в игру на равной основе с остальными взаимодействиями. Масштабы суперобъединения должны определяться планковскими параметрами. Надо представлять, что выход в область, где само пространство-время наряду с любыми элементарными частицами нуждается в выяснении механизма синтеза и не может быть введено как извечная арена событий, потребует очень больших усилий и, скорее всего, многих принципиальных преобразований нашего мировоззрения.

Так из краткого обзора современного состояния физики элементарных частиц мы постепенно проникли в сферу интригующих перспектив. Многие из них не слишком близки. Продвинуться от достигнутых на современных коллайдерах энергий (порядка 1 ТэВ в системе центра инерции) до планковского предела это значит преодолеть 16 порядков по энергетической шкале, и по пути наверняка придется испытать не одно техническое и теоретическое перевооружение.

Тем более приятно вообразить времена, когда адронный и тем паче планковский синтез станут искусственно регулируемыми элементами практики и смогут осуществляться в космических масштабах. Это будет едва ли доступный нашему пониманию мир, и у Homo sapiens не так уж много шансов дойти до операций по искусственной космологии, не превратившись в гораздо более разумное существо. Но все-таки он коснется самых истоков в проектах такого рода.

Антропоморфизм(от греч. antropos — человек, morpћe — вид, форма) моделирование явлений окружающего мира в образах строения и поведения человека. Видимо, расцвет антропоморфизма связан с явным самовыделением человека из животного мира, формированием собственно религиозного типа мышления. Наделение природных объектов и явлений человеческими качествами, особенно появление человекоподобных богов как определяющих элементов познавательной системы — характернейшие признаки антропоморфизма. Антропоморфные образы, связанные с одушевлением предметов и явлений, особенно животных и растений (так называемый анимизм), глубоко пронизывают литературу и искусство («небо нахмурилось», «шепчутся березки», «четвероногие друзья» и т. п.). Эти образы сильно проявляются и в языке науки («работа», «сила», «память ЭВМ»). Применяя антропоморфные образы, необходимо ясно представлять качественные отличия человека от тех систем, которые мы пытаемся моделировать (например, от реальных систем современных ЭВМ или от социальных организмов).