Борис Иоффе - Без ретуши. Портреты физиков на фоне эпохи

• Название: Без ретуши. Портреты физиков на фоне эпохи
• Автор: Борис Иоффе
• Издательство: ФАЗИС
• Жанр: Биографии и Мемуары
• Год: 2004
• ISBN: 5-7036-0088-Х

В книге собраны очерки-воспоминания о выдающихся физиках, которых автор хорошо знал. Их портреты даются на фоне исторических событий и “без ретуши”. В книгу включён очерк о малоизвестных страницах истории советского атомного проекта, версия автора о причинах и целях поездки Гейзенберга к Бору в 1941 году, размышления о будущем физики элементарных частиц. Книга адресована всем интересующимся историей физики и её ролью в современной истории.

---

В 1958 году Ландау и кое-кто ещё из участников семинара были в большом энтузиазме по поводу новой теории Гейзенберга, в которой все частицы возникали из универсального фермионного поля. (Другие, правда, относились к этой теории весьма скептически.) На одном из семинаров Ландау передали якобы полученное через Понтекорво письмо от Паули, и Ландау вслух зачитал его. В коротком письме Паули писал, что ему очень нравится теория Гейзенберга, он нашёл новые аргументы в её пользу и считает эту теорию весьма правдоподобной. Более того, писал Паули, последние эксперименты с Λ-частицами подтверждают теорию Гейзенберга. Никаких подробностей об этих экспериментах, однако, не приводилось. Возникло большое возбуждение — ведь Паули был известен как человек критического склада ума, далёкий от легковерия. Выдвигались разные гипотезы, один молодой теоретик даже вышел к доске и попытался представить, каким мог бы быть тот эксперимент, о котором пишет Паули. Тем временем, Мигдал взял письмо, внимательно прочитал его и сказал: «Здесь есть одна странная вещь. Если прочитать первые буквы всех строк сверху вниз, то получается русское слово “дураки”. Что бы это значило?» Секрет был прост — письмо написали Мигдал и Понтекорво.

Об истории создания некоторых работ

Работа Ландау, Абрикосова и Халатникова. Сразу после зачисления в ИТЭФ (1950 г.) я стал изучать теорию перенормировок, фейнмановскую технику. А. Д. Галанин пытался вычислять радиационные поправки в квантовой электродинамике (КЭД) ещё в старой технике. Он переключился на новую фейнмановскую технику и был для меня как бы старшим товарищем. Мы научились вычислять радиационные поправки в КЭД и мезонной теории, проводить перенормировку — сначала в низшем порядке теории возмущений, а затем и в более высоких. Мне удалось построить точную систему зацепляющихся уравнений для функции Грина мезонной теории. Затем в совместной работе А. Д. Галанина, И. Я. Померанчука и моей была проведена перенормировка массы и заряда в такой системе. Мы показали, что решения такой системы связанных уравнений не должны содержать бесконечностей — они должны быть конечными. Однако, при попытке обрыва этой бесконечной системы на каком-либо конечном члене, бесконечности появлялись опять: для того, чтобы избавиться от них, нужно было просуммировать весь бесконечный ряд. Так что эта попытка не привела к успеху, хотя мы многому научились.

Вычисляя первые порядки теории возмущений, мы с Галаниным увидели, что в поляризационных операторах и вершинных функциях при больших виртуальностях р2 возникают ln(р2/m2), причём в 1-м порядке появляется ln(р2/m2), во 2-м есть члены, пропорциональные ln2(р2/m2), в третьем — ln3(р2/m2) и т.д. Очень поучительной оказалась для нас статья Эдвардса (S.F.Edwards. Phys. Rev. 90, 284 (1953)). Эдвардс построил уравнение для вершинной функции в лестничном приближении и установил, то в n-порядке теории возмущений возникают члены (e2ln р2/m2)n.

В 50-е годы Ландау приезжал в ТТЛ (ИТЭФ) каждую среду. Он участвовал — и очень активно — в проходивших по средам экспериментальных семинарах, которыми руководил Алиханов. После семинара Ландау приходил в комнату теоретиков, где тогда сидели Галанин, Рудик и я. Сюда же собирались все остальные теоретики, и начинались обсуждения, продолжавшиеся часа два.

На одном таком обсуждении Померанчук, Галанин и я объяснили Ландау ситуацию с радиационными поправками в квантовой электродинамике. Из этих разговоров у Ландау возникла идея суммирования старших логарифмических членов, т. е. членов (e2ln p2)n в КЭД. Именно за это Померанчуку, Галанину и мне была выражена благодарность в первой работе Ландау, Абрикосова и Халатникова. (Ландау был скуп на благодарности и выражал их только тем, кто действительно внёс что-то существенное в его работу.)

Первоначально, когда Ландау формулировал идею, у него было представление, что в результате суммирования старших логарифмов в КЭД возникает то, что сейчас называется асимптотической свободой — взаимодействие станет убывать с ростом p2. Такие ожидания сформулированы в первой из серии работ Ландау, Абрикосова и Халатникова, которая была отправлена в печать ещё до того, как был получен окончательный результат. Приезжая в ТТЛ по средам, Ландау рассказывал, как идут вычисления. Основные идеи (поворот контура интегрирования, введение обрезания, выбор калибровки и т.д.) принадлежали Ландау, но технически все вычисления делали Абрикосов и Халатников — сам Ландау фейнмановской техникой владел плохо. Полученный ими результат подтвердил ожидания — эффективный заряд в КЭД убывал с ростом энергии.

Галанин и я решили повторить эти вычисления. Нам хотелось провести ту же идею в нашей системе перенормированных уравнений. (В дальнейшем вместе с Померанчуком мы это сделали.) Однако, уже вычисление первой петли привело к противоположному результату: эффективный заряд не убывал, а рос с ростом энергии! В ближайшую среду мы рассказали это Ландау и убедили его в своей правоте. В последней из серии работ Ландау, Абрикосова и Халатникова, которую авторы уже собирались отправить в печать, была ошибка в знаке, кардинально меняющая все выводы — вместо асимптотической свободы появился нуль заряда. Как впоследствии рассказывал С. С. Герштейн (который тогда работал в Институте Физических Проблем), вернувшись после этого семинара из ТТЛ, Ландау сказал: «Галанин и Иоффе спасли меня от позора».

Спустя год или два после опубликования работ Ландау, Абрикосова и Халатникова, когда уже была опубликована статья Ландау и Померанчука с более общим обоснованием нуля заряда, Ландау получил письмо от Паули. В нём говорилось, что аспирант Паули Вальтер Тирринг нашёл пример теории, в которой нет нуля заряда — скалярной теории взаимодействия мезонов с нуклонами. К письму была приложена рукопись статьи Тирринга. Дау дал эту статью Чуку, а Чук мне, с просьбой разобраться. Я изучил статью и пришёл к выводу, что она неправильна. Ошибка состояла в том, что использовалось тождество Уорда, возникающее при дифференцировании по массе нуклона, а оно нарушалось при перенормировке. Я сказал об этом Чуку. «Вы нашли ошибку, Вы должны написать об этом Паули», — сказал Чук. Мне было страшно: писать самому Паули, что его аспирант сделал ошибочную работу, а он, Паули, этого не заметил! Но Чук настаивал, и в конце концов, я написал письмо Паули. Ответ я получил не от Паули, а от Тирринга. Он полностью признал свою ошибку. Статья так и не появилась в печати.

Работы по несохранению С, Р, Т. В 1955-1956 годах всех волновала загадка θ – τ. Экспериментально наблюдались распады K-мезонов на 2 и 3 π-мезона. При сохранении чётности, которая тогда считалась незыблемой, один и тот же мезон не мог одновременно распадаться на 2 и 3 π-мезона. Поэтому большинство физиков думало, что это два разных мезона — θ и τ. По мере уточнения экспериментов, однако, становилось ясно, что их массы совпадают. Весной 1956 года Ли и Янг выступили со своей революционной статьёй, в которой выдвинули гипотезу о несохранении чётности в слабых взаимодействиях, объяснили загадку θ – τ и вычислили эффекты несохранения чётности в β-распаде и цепочке распадов π → μ → е. Ландау категорически отвергал возможность несохранения чётности, говоря: «Пространство не может быть асимметрично!» Померанчуку больше нравилась гипотеза вырожденных по чётности дублетов странных частиц.

А. П. Рудик и я решили вычислить ещё какой-нибудь эффект на основе предположения о несохранении чётности, помимо рассмотренных Ли и Янгом. Наш выбор пал на β—γ корреляцию. Я сделал оценку и получил, что эффект должен быть большим. Рудик приступил к детальным вычислениям. Через некоторое время он приходит ко мне и говорит: «Знаешь, эффект равен нулю». «Не может быть!» — говорю я. Мы садимся разбираться, и я вижу, что Рудик, как образованный теоретик, когда писал лагранжиан слабого взаимодействия, наложил условие С-инвариантности, что привело к тому, что константы при несохраняющих чётность членах оказались чисто мнимыми. У Ли и Янга константы были произвольными комплексными числами. (Если положить их чисто мнимыми, то и у них все не сохраняющие чётность эффекты пропадают.) Возник вопрос о связи С- и P-инвариантности. Я обсуждал этот вопрос с Володей Судаковым, и в разговоре мы вспомнили о работе Паули. Я читал эту работу раньше, но совершенно забыл о ней. Частично это было связано с тем, что Ландау скептически относился к данной работе: он считал, что СРТ-теорема есть некое тривиальное соотношение, которому удовлетворяет любой лагранжиан. Замечу, что в статье Ли и Янга вообще нет ни слова о СРТ-теореме и о связи C-, P- и Т-инвариантности.