Работы по кварковой структуре, мезонам, барионам и глюонам

Работы по кварковой структуре, мезонам, барионам и глюонам

В начале 1960-х Андрей Дмитриевич параллельно с оборонной тематикой вновь занялся чистой наукой. Происходило это в тесном творческом взаимодействии с Я.Б. Зельдовичем, который вновь "подключился" к науке несколькими годами раньше. Первым опытом Сахарова на этом пути стала космологическая работа 1965 года, ставшая актуальной, привлёкшая всеобщее внимание в 1990-е годы в связи с изучением флуктуаций реликтового излучения. Но об этом ниже. В 1966 году Сахаров, совместно с Зельдовичем, опубликовал работу, посвящённую кваркам,[33] гипотезу о существовании которых выдвинули в 1964 году Гелл-Манн и Цвейг. Через 9 лет он опубликовал ещё одну работу в развитие этих идей и затем ещё две работы по той же тематике в 1980 году.[34] (В январе 1980 года Сахаров был отправлен в ссылку в Горький, и появление сразу после этого двух его работ, конечно, не случайно. Во-первых, в ссылке у него действительно появилось время для занятий наукой. Кроме того, в тот момент было жизненно необходимо иметь документальные подтверждения научной работоспособности Сахарова, поскольку газеты твердили об утрате им этих способностей, а власти настаивали на отчислении его из ФИАНа).

В комментариях к этим работам в Собрании научных трудов Сахарова[35] Л.Б. Окунь, подробно анализирует эти работы с точки зрения современных представлений о структуре барионов. В работе Сахарова и Зельдовича 1966 года предполагается, что протон и другие барионы состоят из четырёх кварков и одного антикварка, тогда как, как пишет Л.Б. Окунь, "в настоящее время не вызывает сомнения трёхкварковая структура основных барионов". Но несмотря на это, продолжает Л.Б. Окунь, "поиски барионов с более сложной структурой представляют большой интерес".

Основное содержание работы 1966 года и написанных в её развитие статьи 1975 года и первой из двух статей 1980 года состоит в предложенной линейной полуэмпирической формуле для масс мезонов и барионов. Андрей Дмитриевич считал эту формулу одним из шести своих основных научных достижений, наряду с барионной асимметрией Вселенной и управляемым термоядерным синтезом. Во второй статье 1980 года "Оценка постоянной взаимодействия…" Сахаров впервые обращается к цветовой группе и к глюонам — основным понятиям квантовой хромодинамики. Предложенная Сахаровым простая формула для масс мезонов и барионов во многом не согласуется с новейшими данными о массах этих частиц, но, как справедливо отмечает Л.Б. Окунь: "Удивляться надо не тому, что наивная кварковая модель даёт сбои, а тому, что она вообще работает, настолько она наивна и проста".

Сахаров любил простые и ясные модели, любил рассматривать всевозможные топологические фигуры (сферы с "ручками", закрученными в узлы, и т.п.) различной симметрии, в качестве возможных моделей элементарных частиц, как, например, в статье 1972 года "Топологическая структура элементарных зарядов и CPT-симметрия",[36] которая начинается словами:

"Гипотеза о топологической структуре элементарных зарядов впервые была высказана Уилером. Уилер рассмотрел вакуумное электрическое поле для геометрического объекта, имеющего топологическую структуру "ручки"…".

В одном из полученных мной от Сахарова писем из Горького были такие, очень красивые, цветные нарисованные им картинки. "Развлекался" он этими размышлениями и после возвращения из ссылки. Но надо сказать, что в науке эта "игра ума" пока что применения не нашла, чего нельзя сказать о работах по кварковой структуре и массам мезонов и барионов. Цитирую Л.Б. Окуня из Собрания научных трудов Сахарова 1996 года:

"Дальнейшее развитие идей исходной работы Я.Б. Зельдовича и А.Д. Сахарова содержится в работах Гарри Липкина[37] и в, в частности, в его недавней статье (H. Lipkin, Phys. Lett. B233, 446, 1989)… Статья содержит список более ранних работ Г. Липкина и его коллег по Институту им. Вейцмана, посвящённых нерелятивистской кварковой модели…

Кварковые статьи сыграли, по видимому, важную психологическую роль в жизни Андрея Дмитриевича. Актуальность темы позволяла поддерживать творческую связь с быстро развивающейся физикой элементарных частиц. Простота модели давала возможность заниматься ею даже урывками, когда основные силы и время уходили на беспримерную по мужеству изнурительную каждодневную политическую борьбу…

Появление на Западе двух кварковых статей во время горьковской ссылки получило широчайший общественный резонанс. Факсимиле открытки, написанной Андреем Дмитриевичем из ссылки Гарри Липкину по поводу массовых формул, было напечатано в "Вашингтон пост" и перепечатано во многих зарубежных изданиях. Эта открытка свидетельствовала о том, что не сломлен не только дух Андрея Дмитриевича, ни и его научный интеллект.

В заключение я хотел бы сказать, что эта моя статья никогда не была бы написана, если бы не настойчивость Б.Л. Альтшулера и Д.А. Киржница. Когда в январе 1991 г. я обнаружил, что имеются данные, противоречащие предсказаниям Сахарова, они убедили меня "не сглаживать углы", поскольку для Андрея Дмитриевича истина стояла на первом месте. А кроме того, противоречие, если оно чётко сформулировано, может инициировать дальнейшие исследования. Но, конечно, с несравненно большим удовольствием я бы написал комментарий к статье про барионную асимметрию Вселенной, которую считаю одной из самых глубоких и смелых статей XX века".[38]