Суперсимметрия: один шаг к познанию мира

Михаил Шифман и Аркадий Вайнштейн. Фото FTPI
Миха­ил Шиф­ман и Арка­дий Вайн­штейн. Фото FTPI

В 2016 году про­фес­сор Уни­вер­си­те­та шта­та Мин­не­со­та (США) Миха­ил Шиф­ман и Арка­дий Вайн­штейн, а так­же их кол­ле­га Натан Зай­берг (Nathan Seiberg) из Инсти­ту­та пере­до­вых иссле­до­ва­ний Прин­стон­ско­го уни­вер­си­те­та ста­ли лау­ре­а­та­ми одной из выс­ших наград в физи­ке — меда­ли Дира­ка [1]. О сво­их иссле­до­ва­ни­ях Миха­ил Арка­дье­вич Шиф­ман рас­ска­зал Ната­лии Деми­ной.

— Мож­но ли то, чем Вы зани­ма­е­тесь, объ­яс­нить про­сто­му чело­ве­ку на паль­цах? Какие науч­ные резуль­та­ты были отме­че­ны столь высо­кой награ­дой?

— На паль­цах это­го не объ­яс­нишь, но об общей кон­цеп­ции я, пожа­луй, могу рас­ска­зать. Давай­те нач­нем с того, что посмот­рим на всё, что нас окру­жа­ет. Вклю­чая нас самих. Всё сде­ла­но из мате­рии. Из уро­ков химии мы зна­ем, что такое мате­рия: каж­дый атом состо­ит из ядра и элек­трон­но­го обла­ка. Дина­ми­ка элек­тро­нов понят­на и лег­ко опи­сы­ва­ет­ся, пото­му что есть урав­не­ние Шрё­дин­ге­ра, кото­рое мож­но решить.

В свою оче­редь ядро состо­ит из про­то­нов и ней­тро­нов (эти части­цы Лев Бори­со­вич Окунь назвал адро­на­ми). Для опи­са­ния вза­и­мо­дей­ствия адро­нов в 1930-х годах было вве­де­но поня­тие силь­но­го вза­и­мо­дей­ствия (в отли­чие от гра­ви­та­ци­он­но­го или элек­тро­маг­нит­но­го). Сила вза­и­мо­дей­ствия этих частиц настоль­ко вели­ка, что обыч­ные мето­ды тео­рии поля, кото­рые мы при­ме­ня­ем в реля­ти­вист­ской кван­то­вой меха­ни­ке, здесь не рабо­та­ют. То, что они не рабо­та­ют для силь­ных вза­и­мо­дей­ствий, ста­ло понят­но где-то в нача­ле 1950-х годов. И ста­ло ясно, что надо выра­ба­ты­вать какие-то новые под­хо­ды к силь­ным вза­и­мо­дей­стви­ям, тем более что в 1950–1960-х годах появи­лось мно­го новых адро­нов, их ста­ли про­из­во­дить на уско­ри­те­лях. Все они, конеч­но, корот­ко­жи­ву­щие, но их очень мно­го.

Сле­ду­ю­щий шаг был сде­лан в кон­це 1960-х — нача­ле 1970-х, когда физи­ки обна­ру­жи­ли, что все адро­ны, вклю­чая про­то­ны и ней­тро­ны, состав­ля­ю­щие осно­ву нашей мате­рии, явля­ют­ся не фун­да­мен­таль­ны­ми части­ца­ми, а состав­ны­ми. И состо­ят они из квар­ков и глю­о­нов, кото­рые их скле­и­ва­ют. Квар­ки и глю­о­ны напря­мую уви­деть невоз­мож­но, пото­му что их вза­и­мо­дей­ствие на боль­ших рас­сто­я­ни­ях настоль­ко силь­но, что не дает им уле­теть друг от дру­га.

На малых рас­сто­я­ни­ях, когда вы сдви­га­е­те квар­ки и глю­о­ны близ­ко друг к дру­гу, они вза­и­мо­дей­ству­ют сла­бо, и для это­го физи­ки тео­рию уже при­ду­ма­ли. Она была раз­ви­та в 1970–1980-х годах, начи­ная с 1973-го, когда Дэвид Гросс (David Gross), Дэвид Поли­цер (David Politzer) и Фрэнк Виль­чек (Frank Wilczek) откры­ли эффект асимп­то­ти­че­ской сво­бо­ды, за что и полу­чи­ли Нобе­лев­скую пре­мию по физи­ке 2004 года [2]. Они поня­ли, как опи­сать вза­и­мо­дей­ствие меж­ду квар­ка­ми на малых рас­сто­я­ни­ях. Сей­час мы можем отве­тить прак­ти­че­ски на любой вопрос из обла­сти малых рас­сто­я­ний.

Что каса­ет­ся боль­ших меж­к­вар­ко­вых рас­сто­я­ний — так назы­ва­е­мо­го невы­ле­та­ния (кон­фай­н­мен­та) квар­ков, — то с таким явле­ни­ем мы рань­ше нико­гда не встре­ча­лись. Ведь что мы видим в при­ро­де, кото­рая нас окру­жа­ет? Если есть два объ­ек­та, кото­рые как-то вза­и­мо­дей­ству­ют друг с дру­гом, то, чем даль­ше они раз­ве­де­ны, тем сла­бее это вза­и­мо­дей­ствие. Ска­жем, две пла­не­ты — чем даль­ше вы их раз­не­се­те, тем сла­бее они вза­и­мо­дей­ству­ют. Кста­ти, это хоро­шо, пото­му что ина­че ника­кая пла­не­тар­ная струк­ту­ра или Сол­неч­ная систе­ма суще­ство­вать бы не мог­ли, мы все слип­лись бы в один боль­шой комок, и ниче­го хоро­ше­го бы не было. И нико­го.

Явле­ние, с кото­рым мы столк­ну­лись в мире адро­нов, в этом смыс­ле почти уни­каль­но (есть одно исклю­че­ние, но про него дол­го рас­ска­зы­вать, и мы его опу­стим). Когда у вас есть два квар­ка и вы пыта­е­тесь их отсо­еди­нить друг от дру­га, раз­ве­сти на боль­шие рас­сто­я­ния, то потен­ци­ал их вза­и­мо­дей­ствия ста­но­вит­ся всё боль­ше, меж­ду ними фор­ми­ру­ет­ся некая «труб­ка» или «рези­ноч­ка». По мере того как уве­ли­чи­ва­ет­ся рас­сто­я­ние меж­ду квар­ка­ми, эта «рези­ноч­ка» про­сто удли­ня­ет­ся. Раз­ве­сти части­цы на бес­ко­неч­ное рас­сто­я­ние невоз­мож­но, пото­му что это тре­бу­ет бес­ко­неч­ной энер­гии.

Тако­ва область физи­ки, кото­рой я почти всю жизнь зани­ма­юсь. С пере­ры­ва­ми на раз­ные дру­гие темы. Что мож­но ска­зать о силь­ных вза­и­мо­дей­стви­ях в рам­ках тео­рии поля и мож­но ли при­ду­мать какое-то тео­ре­ти­че­ское объ­яс­не­ние это­му явле­нию?

Сна­ча­ла мы при­ду­ма­ли «пра­ви­ло сумм SVZ» (SVZ sum rules — Шиф­ма­на, Вайн­штей­на, Заха­ро­ва), кото­рое частич­но отве­ти­ло на вопрос кван­то­вой хро­мо­ди­на­ми­ки (КХД), нау­ки, опи­сы­ва­ю­щей вза­и­мо­дей­ствие квар­ков и глю­о­нов. Поче­му я гово­рю «частич­но»? Пото­му что этот метод не отве­чал пол­но­стью на все вопро­сы о дета­лях дина­ми­ки частиц. Он лишь поз­во­лял, зная неко­то­рые ваку­ум­ные кон­ден­са­ты, кото­рые мы вве­ли в тео­рию, зная несколь­ко фун­да­мен­таль­ных пара­мет­ров, пред­ска­зать свой­ства боль­шо­го коли­че­ства раз­ных адро­нов, в част­но­сти про­то­нов и ней­тро­нов.

Конеч­но, все­гда хоте­лось бы пой­ти даль­ше и постро­ить тео­рию, кото­рая отве­ча­ла бы на все вопро­сы, даже тон­кие. Напри­мер, что за «труб­ка» фор­ми­ру­ет­ся меж­ду квар­ком и анти­квар­ком? Поче­му ее нель­зя порвать? Како­вы ее свой­ства? Каков меха­низм ее фор­ми­ро­ва­ния? Эти вопро­сы были постав­ле­ны еще в 1973 году и, несмот­ря на мно­го попы­ток на них отве­тить, пока сде­лать это не уда­ва­лось.

Были какие-то догад­ки и гипо­те­зы, но ни одна из них не была успеш­ной. Что изме­ни­лось со вре­ме­нем? Ста­ло понят­но, что в кван­то­вой хро­мо­ди­на­ми­ке, в рам­ках кото­рой физи­ки опи­сы­ва­ют мир силь­ных вза­и­мо­дей­ствий частиц, этот вопрос реша­ет­ся безум­но слож­но. В каче­стве заме­ны ана­ли­ти­че­ской тео­рии сей­час при­ме­ня­ют чис­лен­ный (так назы­ва­е­мый «реше­точ­ный») метод, кото­рый даже дает мно­гие ста­ти­че­ские пара­мет­ры с непло­хой точ­но­стью, ска­жем, для масс адро­нов, их маг­нит­ных момен­тов и дру­гих свойств частиц. Но, к сожа­ле­нию, этот метод не отве­ча­ет на вопрос «Как это всё про­ис­хо­дит?». Ком­пью­тер в этом смыс­ле дей­ству­ет как чер­ная дыра. Ты туда что-то засу­нул, он пошур­шал — и на выхо­де выдал иско­мое чис­ло.

Где-то с 1980-х годов ста­ло понят­но, что зада­ча невы­ле­та­ния квар­ков не будет реше­на быст­ро, и непо­нят­но, будет ли она пол­но­стью реше­на вооб­ще. Одна­ко у кван­то­вой хро­мо­ди­на­ми­ки есть «род­ствен­ни­ки», они тоже назы­ва­ют­ся калиб­ро­воч­ны­ми тео­ри­я­ми, но они супер­сим­мет­рич­ны. Что это озна­ча­ет? Что­бы «супер­сим­мет­ри­зо­вать», напри­мер, глю­о­ны, пере­но­ся­щие силь­ные вза­и­мо­дей­ствия (их спин — еди­ни­ца), к ним нуж­но доба­вить глю­и­но (поле со спи­ном ½). Каж­дая части­ца из наше­го мира полу­ча­ет супер­парт­не­ра. Все части­цы как бы удва­и­ва­ют­ся.

Супер­сим­мет­рия в нашем четы­рех­мер­ном мире была при­ду­ма­на еще в 1971–1972 годах в рабо­те физи­ка из тео­р­от­де­ла ФИА­На Юрия Абра­мо­ви­ча Голь­фанда и его аспи­ран­та Евге­ния Лих­т­ма­на [3]. К сожа­ле­нию, их пуб­ли­ка­ция про­шла мало­за­ме­чен­ной; кро­ме Вол­ко­ва и Аку­ло­ва в Харь­ко­ве, ее никто не заме­тил. Но, тем не менее, когда супер­сим­мет­рия через пару лет была «переот­кры­та» на Запа­де, туда набе­жа­ло мно­го наро­ду и она пре­вра­ти­лась в огром­ную область, целую инду­стрию.

Пер­вые при­ло­же­ния супер­сим­мет­рии были при­ду­ма­ны для тео­рии сла­бой свя­зи, где мож­но поль­зо­вать­ся ста­ры­ми мето­да­ми — т. е. тео­ри­ей воз­му­ще­ния Фей­н­ма­на. Эти при­ло­же­ния были направ­ле­ны на то, что­бы постро­ить модель наше­го мира, кото­рая при­шла бы на сме­ну ныне суще­ству­ю­щей Стан­дарт­ной моде­ли. Стан­дарт­ная модель абсо­лют­но само­со­гла­со­ва­на, но в ней есть один или два кон­цеп­ту­аль­ных вопро­са, на кото­рые не очень понят­но, как отве­чать.

Для того, что­бы на них отве­тить, физи­ки ста­ли пытать­ся при­ме­нять супер­сим­мет­рич­ные моде­ли. Нача­ло это­го направ­ле­ния было поло­же­но дву­мя вли­я­тель­ны­ми рабо­та­ми Эдвар­да Вит­те­на (Edward Witten). Эта область теперь тоже ста­ла очень боль­шой, был постро­ен Боль­шой адрон­ный кол­лай­дер в ЦЕРНе, что­бы най­ти части­цы-супер­парт­не­ры, но пока их иссле­до­ва­те­ли не видят. Ответ на вопрос, суще­ству­ют ли такие части­цы, мы узна­ем не зав­тра, а, может быть, через несколь­ко лет (если быть опти­ми­стом).

Если бы пер­во­от­кры­ва­тель супер­сим­мет­рии Юрий Голь­фанд (1922–1994) был жив (а его кол­ле­га Евге­ний Лих­т­ман, сла­ва богу, еще в доб­ром здра­вии), то рано было бы бежать за Нобе­лев­ской пре­ми­ей. Пото­му что этот аспект супер­сим­мет­рии пока не под­твер­жден экс­пе­ри­мен­таль­но.

Но у супер­сим­мет­рич­ных тео­рий есть дру­гие аспек­ты, кото­рые уже игра­ют очень важ­ную роль в каче­стве «лабо­ра­тор­но­го обо­ру­до­ва­ния». Эффек­тив­ность супер­сим­мет­рии настоль­ко вели­ка, что на неко­то­рые вопро­сы о силь­ном вза­и­мо­дей­ствии, на кото­рые в несу­пер­сим­мет­рич­ных тео­ри­ях мы отве­тить не можем, мож­но дать ответ в рам­ках супер­сим­мет­ри­за­ции. И пер­вое наблю­де­ние тако­го рода в четы­рех­мер­ном про­стран­стве было сде­ла­но нами еще в ИТЭФе — В. Нови­ко­вым, А. Вайн­штей­ном, В. Заха­ро­вым и мной.

Мы зани­ма­лись тогда поля­ков­ски­ми инстан­то­на­ми и поня­ли, что в супер­сим­мет­рич­ных тео­ри­ях из них мож­но полу­чить гораз­до боль­ше инфор­ма­ции, чем обыч­но пред­по­ла­га­лось. Это были рабо­ты 1982–1983 годов. Потом как-то так полу­чи­лось, что с 1985 года мы оста­лись рабо­тать над этой темой с Арка­ди­ем Вайн­штей­ном вдво­ем. Теперь, огля­ды­ва­ясь назад, кажет­ся, что зада­ча была про­стой, но для нас она тогда была мучи­тель­ной. Мож­но ска­зать, что она высо­са­ла из нас все силы. Но мы про­дол­жа­ли ею зани­мать­ся и в 1986 году напе­ча­та­ли ста­тью, кото­рая про­яс­ни­ла все достиг­ну­тые рань­ше успе­хи. Потом она появи­лась в жур­на­ле Nuclear Physics.

Потом настал конец 1980-х — доволь­но нерв­ные годы. Сна­ча­ла в США уехал Арка­дий, а потом, год спу­стя, пере­брал­ся в Аме­ри­ку и я. В общем, несколь­ко лет мы этой темой не зани­ма­лись. Зато ею очень актив­но зани­мал­ся Нати Зай­берг. У него в Прин­стоне были чудес­ные соав­то­ры, и они неве­ро­ят­но про­дви­ну­ли супер­сим­мет­рич­ные мето­ды в силь­ной свя­зи, с помо­щью супер­сим­мет­рии полу­чи­ли боль­шое коли­че­ство точ­ных резуль­та­тов.

Зай­берг при­ду­мал «дуаль­ность Зай­бер­га», что было неве­ро­ят­ным про­дви­же­ни­ем. По-мое­му, это было в 1994 году. Потом Натан Зай­берг и Эдвард Вит­тен (Edward Witten) сде­ла­ли важ­ный шаг в тео­рии, кото­рая явля­ет­ся дво­ю­род­ным или более уда­лен­ным «род­ствен­ни­ком» нашей кван­то­вой хро­мо­ди­на­ми­ки и име­ет рас­ши­рен­ную супер­сим­мет­рию (супер­за­ря­дов в ней боль­ше, чем мини­маль­ное чис­ло). Эта тео­рия была при­ду­ма­на еще в сере­дине 1970-х годов. Зай­берг и Вит­тен пер­вы­ми поня­ли, что, чем боль­ше супер­сим­мет­рия, тем боль­ше ее сила. И они ста­ли в этой тео­рии искать точ­ные реше­ния раз­но­го типа.

И — это был про­рыв­ной резуль­тат — они поня­ли, как в этой тео­рии фор­ми­ру­ет­ся «труб­ка», кото­рая про­тя­ги­ва­ет­ся меж­ду квар­ком и анти­квар­ком и не дает им разой­тись. Это было пер­вое тео­ре­ти­че­ское обос­но­ва­ние неко­то­рых ста­рых гипо­тез.

Тут, конеч­но, я оста­вил дру­гие дела и понял, что надо зани­мать­ся этой темой плот­но. Тем более что в Уни­вер­си­те­те шта­та Мин­не­со­та (США) мы с Арка­ди­ем ока­за­лись в сосед­них каби­не­тах, чего нико­гда не было в Рос­сии — нам при­хо­ди­лось летать туда-сюда из Моск­вы в Ново­си­бирск.

Сле­ду­ю­щая очень важ­ная для меня рабо­та была в 1996 году. Я на пол­го­да поехал в ЦЕРН и там встре­тил пост­до­ка Геор­гия (Гию) Два­ли, кото­ро­го знал еще по моим поезд­кам на шко­лу физи­ки в Баку­ри­а­ни в Гру­зии. Мы вспом­ни­ли былые дни, гору Кох­ту и раз­го­во­ры о физи­ке… И в ЦЕРНе нам вдво­ем уда­лось полу­чить неко­то­рые точ­ные резуль­та­ты для домен­ных сте­нок в супер­сим­мет­рич­ной тео­рии Янга — Милл­са.

Чест­но гово­ря, я это­го не ждал. При­чем мы полу­чи­ли совер­шен­но точ­ный ответ для напря­жен­но­сти (напря­жен­ность — это энер­гия на еди­ни­цу пло­ща­ди). И это дало неко­то­рый новый импульс — почти сра­зу после пуб­ли­ка­ции нашей рабо­ты с Гией была опуб­ли­ко­ва­на рабо­та Вит­те­на, где он объ­яс­нил, что в тео­рии струн то, что мы нашли, — это есть D-бра­ны, а не что-нибудь иное.

В общем, начи­ная с 1996 года я ред­ко отвле­кал­ся на дру­гие темы, зани­мал­ся супер­сим­мет­рич­ны­ми тео­ри­я­ми в силь­ной свя­зи. В 2003 году к нам в Мин­не­со­ту при­е­хал Алек­сей Юнг из Санкт-Петер­бур­га, мы с ним как-то хоро­шо сра­бо­та­лись. Он очень вдум­чи­вый иссле­до­ва­тель, мы допол­ня­ем друг дру­га, пото­му что я более эмо­ци­о­наль­ный чело­век, а он более спо­кой­ный. Зача­стую он дела­ет то, что с пер­во­го взгля­да кажет­ся абсо­лют­но нере­ша­е­мым. Это осо­бый талант.

Я не ожи­дал, что когда-нибудь полу­чу пре­мию Дира­ка. Преды­ду­щие меда­ли­сты — и Алек­сандр Поля­ков, и Алек­сандр Замо­лод­чи­ков, и Людвиг Фад­де­ев, и Фрэнк Виль­чек, и Хуан Мал­да­се­на (Juan Martín Maldacena), а пер­вые меда­ли­сты — Яков Зель­до­вич и Эдвард Вит­тен… [4] И вдруг мы с Арка­ди­ем попа­ли на этот «олим­пий­ский пье­де­стал». Конеч­но, это очень при­ят­но.

— Помни­те ли Вы ответ Иль­фа и Пет­ро­ва на вопрос «Как вы пише­те вдво­ем?»? А как Вам уда­ет­ся рабо­тать в соав­тор­стве?

— Во-пер­вых, это свя­за­но с тем, что я, чест­но гово­ря, не люб­лю рабо­тать один. Если мне что-то при­хо­дит в голо­ву, я очень люб­лю тут же с кем-то поде­лить­ся. Такое свой­ство мое­го харак­те­ра, не знаю, досто­ин­ство ли это или недо­ста­ток. Арка­дия я счи­таю сво­им учи­те­лем, я об этом не раз уже гово­рил. Хотя фор­маль­но моим науч­ным руко­во­ди­те­лем был Борис Лаза­ре­вич Иоф­фе в ИТЭФе, но, когда я толь­ко посту­пил в аспи­ран­ту­ру, он на год уехал в Чехо­сло­ва­кию — стро­ить атом­ную элек­тро­стан­цию. И я остал­ся без вся­ко­го руко­вод­ства.

Если бы в это вре­мя не при­е­хал из Ново­си­бир­ска на год Арка­дий Вайн­штейн, неиз­вест­но, что бы со мной было. Его доч­ке нуж­но было лечить позво­ноч­ник, а такая кли­ни­ка была толь­ко в Москве. И они всей семьей при­е­ха­ли на год в сто­ли­цу — такое счаст­ли­вое сов­па­де­ние. Арка­дий на семь лет стар­ше меня. Конеч­но, он уже знал лите­ра­ту­ру по дан­ной теме: что инте­рес­но, что неин­те­рес­но. Вот так мы с ним и заце­пи­лись.

Позна­ко­мил нас Вален­тин Ива­но­вич Заха­ров, кото­рый с Арка­ди­ем до это­го мно­го лет рабо­тал, но по дру­гой теме. И у нас полу­чи­лось удач­ное сотруд­ни­че­ство. Оно было непро­стым, пото­му что тре­бо­ва­ло очень мно­го уси­лий: Арка­дий — пер­фек­ци­о­нист, если он видит какой-то эле­мент зада­чи недо­де­лан­ным, он нико­му не даст спус­ку, в первую оче­редь себе, пока этот эле­мент не будет доде­лан. Гово­рят, таким же был Вольф­ганг Пау­ли. Но этот стиль очень изма­ты­ва­ет.

Вдо­ба­вок наши обыч­ные про­бле­мы: в ИТЭФе для того, что­бы напе­ча­тать­ся, нуж­но было полу­чать кучу раз­ре­ше­ний, это было дол­гим и непро­стым про­цес­сом. Когда Арка­дий был в Ново­си­бир­ске, мы всё вре­мя раз­го­ва­ри­ва­ли по теле­фо­ну. А в ИТЭФе теле­фон­ные раз­го­во­ры нам не опла­чи­ва­лись, всё за свои день­ги. Прав­да, Арка­дию в Ново­си­бир­ске опла­чи­ва­ли. Вот таким был мос­ков­ский этап моей жиз­ни.

Здесь же, в США, ака­де­ми­че­ская жизнь устро­е­на по-дру­го­му, здесь водо­во­рот собы­тий и людей, люди при­ез­жа­ют и уез­жа­ют. Здесь мы чита­ем лек­ции, чего в Москве регу­ляр­но не было. Обыч­но мы с Арка­ди­ем чита­ем в раз­ное вре­мя, так что труд­нее общать­ся. Но появи­лись дру­гие соав­то­ры и у меня, и у Арка­дия — мы, в част­но­сти, рабо­та­ли с Миха­и­лом Воло­ши­ным, он тоже в нашем инсти­ту­те. Но по супер­сим­мет­рич­ным тео­ри­ям начи­ная с 2003 года — это в основ­ном Алё­ша Юнг, он при­ез­жал

регу­ляр­но на пол­го­да. Сей­час, к сожа­ле­нию, у меня закон­чи­лись день­ги, что­бы опла­чи­вать ему достой­ное полу­го­до­вое пре­бы­ва­ние здесь. Не знаю, что будет даль­ше. Наде­юсь, что он будет и даль­ше при­ез­жать, ему здесь очень нра­вит­ся. Здесь огром­ное коли­че­ство вело­си­пед­ных доро­жек, мож­но дое­хать куда угод­но. Это для него отдель­ное при­тя­же­ние.

— Наде­юсь, что пре­мия Дира­ка поз­во­лит най­ти грант.

— Может быть, может быть. Я буду ста­рать­ся, может быть, что-то полу­чит­ся.

— То, чем Вы зани­ма­е­тесь, — это мате­ма­ти­че­ская абстрак­ция. А как мате­ма­ти­че­ская абстрак­ция поз­во­ля­ет физи­кам решать про­бле­мы реаль­но­го мира?

— Во-пер­вых, она уже не совсем абстрак­ция, но она еще и не пре­вра­ти­лась в тео­рию наше­го мира. Как я уже ска­зал, на БАКе супер­сим­мет­рию пока не видят. Но если ее уви­дят, то она будет не той супер­сим­мет­ри­ей, кото­рой я сей­час зани­ма­юсь, не той супер­сим­мет­ри­ей, кото­рая уже (начи­ная с 1983 года) поз­во­ли­ла в каче­ствен­ном смыс­ле понять меха­низ­мы силь­но­го вза­и­мо­дей­ствия в кван­то­вой хро­мо­ди­на­ми­ке — невы­ле­та­ние квар­ков, кото­рое рань­ше было совер­шен­но непо­нят­но.

Чис­ла физи­ки как-то уме­ли полу­чать — до раз­ви­тия ком­пью­те­ров их полу­ча­ли с помо­щью наших пра­вил сумм, потом, когда ком­пью­те­ры улуч­ши­лись, мно­го ста­ли полу­чать в рам­ках реше­точ­ной вер­сии КХД. Но это про­сто кон­крет­ные чис­ла. А пони­ма­ния не было. Сей­час оно во мно­гом есть, хотя, к сожа­ле­нию, пока не в нашей «обыч­ной» хро­мо­ди­на­ми­ке.

Хро­мо­ди­на­ми­ка и супер­сим­мет­рич­ная хро­мо­ди­на­ми­ка — это близ­кие род­ствен­ни­ки. Дета­ли, может быть, немно­го раз­лич­ны, но кон­цеп­ция, кон­цеп­ту­аль­ные дета­ли долж­ны быть оди­на­ко­вы. Более того, идея состо­ит в том, что­бы со вре­ме­нем при­бли­зить­ся, насколь­ко это воз­мож­но, к нашей хро­мо­ди­на­ми­ке, где нет глю­и­но, нет супер­парт­не­ров. Это труд­ная доро­га, но на ней тоже есть успе­хи.

Алексей Юнг. Фото М. Шифмана
Алек­сей Юнг. Фото М. Шиф­ма­на

Мы с Алё­шей Юнгом в послед­нее вре­мя мно­го этим зани­ма­ем­ся, пыта­ем­ся как-то сни­зить сте­пень супер­сим­мет­рии, про­дви­нуть­ся бли­же к несу­пер­сим­мет­рич­ным тео­ри­ям. Нам уда­лось най­ти несколь­ко несу­пер­сим­мет­рич­ных при­ме­ров исхо­дя из ситу­а­ций, кото­рые впер­вые были обна­ру­же­ны в супер­сим­мет­рич­ных тео­ри­ях. В 2003–2004 годах были откры­ты «труб­ки» ново­го типа, кото­рые «намерт­во» свя­зы­ва­ют кварк с анти­квар­ком. Они ста­ли назы­вать­ся «неа­бе­ле­вы­ми труб­ка­ми» (или «неа­бе­ле­вы­ми стру­на­ми» [5]). Этим зани­ма­лась сна­ча­ла ита­льян­ская груп­па (в ней был и Алек­сей Юнг), а чуть поз­же — Алё­ша и я.

Сна­ча­ла неа­бе­ле­вы труб­ки были откры­ты в очень узкой вер­сии супер­сим­мет­рич­ной кван­то­вой хро­мо­ди­на­ми­ки. Потом их ста­ли обоб­щать и мы, и дру­гие иссле­до­ва­те­ли. Выяс­ни­лось, что они суще­ству­ют и в обыч­ных тео­ри­ях, не супер­сим­мет­рич­ных. При­чем не толь­ко в физи­ке высо­ких энер­гий, но и в физи­ке кон­ден­си­ро­ван­но­го состо­я­ния — обоб­ще­нии абри­ко­сов­ских вих­рей.

Пусть в слу­чае кон­ден­си­ро­ван­но­го состо­я­ния это доволь­но тон­кий эффект, зато его мож­но быст­ро изме­рить. Вы полу­ча­е­те пред­ска­за­ние, и сра­зу же дела­ют­ся экс­пе­ри­мен­ты на малень­кой лабо­ра­тор­ной уста­нов­ке, а не на уско­ри­те­лях. Поэто­му это уже какие-то выхо­ды в наш обыч­ный мир. Такие же «труб­ки» полу­ча­ют­ся даже в кван­то­вой хро­мо­ди­на­ми­ке при нагре­ве до высо­ких тем­пе­ра­тур, то есть в ион­ных столк­но­ве­ни­ях. Таким обра­зом, уже сей­час мож­но что-то пере­нять из тео­рии супер­сим­мет­рии и пря­мо и непо­сред­ствен­но пере­не­сти в наш мир. Но это пока малень­кий про­цент, нель­зя ска­зать, что это даже поло­ви­на супер­сим­мет­рич­ных дости­же­ний.

Но и зада­ча очень слож­ная. В 1970-х годах физи­ки дума­ли, что решат эту про­бле­му невы­ле­та­ния квар­ков очень быст­ро. Важ­ным шагом был 1998 год, когда Мал­да­се­на, Поля­ков и дру­гие при­ду­ма­ли голо­гра­фию меж­ду калиб­ро­воч­ны­ми тео­ри­я­ми и гра­ви­та­ци­ей. В те годы в Прин­стоне был гигант­ский подъ­ем. И они дума­ли, что, когда они вот-вот решат какие-то клас­си­че­ские урав­не­ния гра­ви­та­ции, это ста­нет исчер­пы­ва­ю­щим отве­том для тео­рии Янга — Милл­са, кван­то­вой хро­мо­ди­на­ми­ки в силь­ной свя­зи.

Бла­го­да­ря их уси­ли­ям были реше­ны несколь­ко важ­ных задач, но к обще­му реше­нию в резуль­та­те это­го про­ры­ва мы при­дви­ну­лись лишь на один шажок. Может быть, общее реше­ние вооб­ще не будет най­де­но. Будут отдель­ные ком­би­на­ции каких-то част­ных реше­ний, может быть, для рас­че­тов будут исполь­зо­вать­ся ком­би­на­ции каких-то чис­лен­ных мето­дов, но в любом слу­чае — чем даль­ше идешь, тем боль­ше прой­дешь. Если не пытать­ся, то ниче­го и не полу­чит­ся.

— Есть ли у Вас ожи­да­ния новых откры­тий в Новой Физи­ке, полу­чит­ся ли в бли­жай­шем буду­щем совер­шить выход за Стан­дарт­ную модель?

— Как я уже гово­рил, это дру­гая область супер­сим­мет­рии, и в ней, кста­ти, про­ис­хо­дят похо­жие про­цес­сы. В сере­дине 1970-х и в нача­ле 1980-х физи­ки реши­ли: давай­те-ка мы заме­ним Стан­дарт­ную модель на супер­сим­мет­рич­ную Стан­дарт­ную модель, нам будет гораз­до луч­ше и мы решим все про­бле­мы. Одна­ко все про­бле­мы решить не уда­лось. Даже если на БАКе через несколь­ко лет откро­ют супер­сим­мет­рию, это будет совсем не то, чего ожи­да­ли в 1980-е годы. Но пока на этом направ­ле­нии рево­лю­ци­он­ных про­ры­вов нет. Види­мо, какую-то под­сказ­ку нам Бог еще не дал. Уче­ные не боги, они не могут всё знать, мы будем дви­гать­ся впе­ред отдель­ны­ми шага­ми.

Миха­ил Шиф­ман
Бесе­до­ва­ла Ната­лия Деми­на

1. http://trv-science.ru/2016/08/23/igra-v-pryatki-v-11-mernom-prostranstve/

2. nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/2004/

3. http://tay-kuma.livejournal.com/883761.html

4. ictp.it/about-ictp/prizes-awards/the-dirac-medal/the-medallists.aspx

5. http://trv-science.ru/2015/04/07/kak-iz-flejty-sdelat-saxophone/

Если вы нашли ошиб­ку, пожа­луй­ста, выде­ли­те фраг­мент тек­ста и нажми­те Ctrl+Enter.

Связанные статьи

avatar
1 Цепочка комментария
0 Ответы по цепочке
0 Подписки
 
Популярнейший комментарий
Цепочка актуального комментария
1 Авторы комментариев
Денис Н. Авторы недавних комментариев
  Подписаться  
Уведомление о
Денис Н.
Денис Н.

«Натан Зай­берг (Nathan Seiberg) из Инсти­ту­та пере­до­вых иссле­до­ва­ний Прин­стон­ско­го уни­вер­си­те­та»

Уточ­не­ние: Инсти­тут пере­до­вых иссле­до­ва­ний (Institute for Advanced Study) в Прин­стоне не имел и не име­ет фор­маль­ных свя­зей ни с Прин­стон­ским уни­вер­си­те­том, ни с каким-либо дру­гим учеб­ным заве­де­ни­ем. См. хотя бы в Вики­пе­дии.

Оценить: 
Звёзд: 1Звёзд: 2Звёзд: 3Звёзд: 4Звёзд: 5 (Пока оценок нет)
Загрузка...
 
 
 

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: