16.13. Давид Абрамович Киржниц (1926-1998), сотрудник Теоретического отдела ФИАН, член-корр. РАН
Спонтанное нарушение симметрии много чего объяснило и сократило число сущностей. Но объяснило далеко не всё. В теории осталась куча свободных параметров и необъясненных фактов. Например, нарушение CP-симметрии (см. врезку) или индивидуальные константы взаимодействия частиц с полем Хиггса — откуда они взялись? Тоже некое спонтанное нарушение? Где, в каком месте? Здесь сюжет выходит за рамки компетенции автора, поэтому приходится прибегать к помощи научного редактора, переадресовывая вопрос ему.
Валерий Рубаков: Да, это действительно вопрос! Очень может быть, что свободные параметры нынешней стандартной модели — тоже результат нарушения симметрии где-то при более высоких температурах — раньше по времени. И с СР-нарушением вопрос (см. врезку «Что такое СР-инвариантность…» — Б. Ш.) — тоже где-то выше должно было произойти. При этом остается проблема с барионной асимметрией, которая требует нарушения СР.
Б. Ш.: Почему это проблема? Требуемая асимметрия между барионами и антибарионами — всего одна миллиардная, если считать, что на один кварк приходится миллиард фотонов, а до аннигиляции кварк-антикварковых пар их было примерно поровну (см. врезку «Проблема барионной асимметрии»). И мы видим нарушение СР в слабых взаимодействиях — как раз того же порядка величины.
В. Р.: Нет, если аккуратно считать, получается, что того нарушения СР, которое видно, например, в распаде К-мезонов, не хватает для объяснения барионной асимметрии Вселенной. Требуется большее нарушение, и непонятно, откуда его взять.
Б. Ш.: Для меня это новость. Я честно полагал, что тут концы с концами примерно сходятся. Еще вопрос: до фазового перехода плотность энергии поля Хиггса была существенно выше нуля, хотя среднее вакуумное значение поля было нулевым. Как получилось, что потом она упала точно в ноль, да еще при ненулевом значении поля?
В. Р.: Это тоже загадка, причем очень старая и очень фундаментальная. Еще Паули ломал голову: почему вакуум не тяготеет?
Ведь из-за квантовых флуктуаций среднеквадратичные значения полей в вакууме отличны от нуля и их плотность энергии должна быть огромной — положительной или отрицательной.
Б. Ш.: Давай пока оставим этот вопрос. Разговор об этом будет логичней ближе к концу книги. Дальше, как понимаю, великое объединение, а до него — огромный прыжок в масштабе от 100 ГэВ до 1016 ГэВ — на 14 порядков. Причем абсолютно недоступные 1016 ГэВ вырисовываются в результате экстраполяции того, что мы видим при «нормальных» энергиях, достижимых на ускорителях. Откуда эта жуткая «энергетическая пустыня», как ее называют? Неужели из того, что мы видим на наших масштабах, нет ничего, что бы указывало на перспективу какой-то новой физики посреди этой пустыни?
В. Р.: Четких указаний, пожалуй, нет. Есть некоторые наводящие соображения. Например, откуда берется ничтожно малая разница масс осциллирующих нейтрино? Так вот, есть механизм генерации этой малой разницы с помощью частиц с массой порядка 1012 ГэВ! Типа того, как слабость слабых взаимодействий связана с большой массой W-бозона — малая разница масс нейтрино связана с огромной массой ответственной частицы, которая стоит в знаменателе.
Б. Ш.: Гипотетический зоопарк суперсимметричных частиц (всяких фотино, глюино и скварков) тоже может заполнить эту «пустыню»?
В. Р.: Почему бы и нет? Впрочем, есть люди, которые считают, что в «пустыне» ничего нет. Более того, Михаил Шапошников, например, считает, что выше масштаба электрослабого объединения вообще ничего нет, никакой новой физики вплоть до планковского масштаба. И великого объединения нет.
Б. Ш.: Ну, давай предположим, что все-таки великое объединение есть, тем более, что оно нам дальше потребуется для конкретизации понятий. Значит, где-то при температуре 1016 ГэВ и времени от Начала 10-36 с был еще один фазовый переход, ну или кроссовер, бог с ним. При этом- изменилась физика: сильные взаимодействия стали резко отличаться от электрослабых. Мой главный вопрос вот в чем. «Электрослабый» фазовый переход имел предопределенное конечное состояние — бозон Хиггса один. А при великом объединении тоже всё было предопределено или физика в конечном состоянии могла оказаться разной, как направление намагниченности домена ферромагнетика?
В. Р.: Там требуется несколько скалярных полей и, возможно, есть вырождение по их комбинации. Поэтому вполне возможно, что там действительно какие-то симметрии нарушаются недетерминированным образом, и некоторые константы и массы оказываются случайными.