Автор: Сергей Петрушанко
Нобелевский комитет, принимая в 2004 году решение о присуждении самой престижной научной награды по физике, постановил наградить ученых-теоретиков Дэвида Гросса (David J. Gross), Дэвида Политцера (H. David Politzer) и Франка Вилчека (Frank Wilczek), внесших важнейший вклад в создание квантовой хромодинамики — теории, по законам которой «живут» кварки — неделимые частицы, элементарные кирпичики мироздания. Это событие с энтузиазмом было воспринято всеми ядерными физиками, которые в последнее время отнюдь не обласканы вниманием общественности и СМИ. Однако после присуждения Нобелевской премии, наряду со статьями о научных успехах и достижениях, в прессе появились и пессимистические прогнозы о перспективах физики элементарных частиц. Их авторы утверждают, что ничего существенно нового в этой области науки не происходит и не предвидится, а ученые ведут лишь тщательную проверку основополагающих теорий, разработанных несколько десятилетий назад. В частности, той же теории квантовой хромодинамики — уже больше тридцати лет. И вот разномастные апологеты теории о «конце науки» спешат торжественно зачитать некролог всей ядерной физике.
Но стоит ли так торопиться? Конечно, ядерная физика в настоящее время развивается не так бурно, как в середине прошлого века, что обусловлено целым рядом общественно-политических и экономических причин. Порой может показаться, что ученые заняты лишь проверкой ранее созданных гипотез и не предлагают ничего принципиально нового. Но, как показывает история познания окружающего мира, именно в такие периоды чаще всего и делаются неожиданные открытия[Достаточно вспомнить хорошо известный любому школьнику переворот в физике начала XX века. Тогда тоже казалось, что все природные явления уже открыты, изучены и объяснены; оставались лишь мелкие нерешенные вопросы в теории света и странное поведение частиц, иногда проявлявших себя как волны. Все мы знаем, к какой научной революции привели позже теория относительности и квантовая физика].
Три года назад в физике элементарных частиц действительно произошло событие, всколыхнувшее научную общественность и заставившее по-новому взглянуть на казавшиеся незыблемыми вещи. Нежданно-негаданно экспериментаторы, проверяя теоретическое предположение, которое многие вначале посчитали безумным, сумели обнаружить невиданную ранее частицу — пентакварк. Однако вслед за статьями об успехах в поиске пентакварка появилась и серия экспериментальных работ, результаты которых охлаждают энтузиазм, поначалу охвативший ученых. Так был ли «мальчик»?
Согласно современным представлениям, кварки являются первичной основой нашего мира. Сильное взаимодействие связывает кварки, образуя элементарные частицы, называемые адронами. До сих пор считалось, что в нашем мире существует только два типа адронов, которые можно «собрать» из кварков: трехкварковые барионы (например, протон и нейтрон — детали атомных ядер) и двухкварковые мезоны. В принципе нет никаких теоретических аргументов против возможности существования частиц из большего числа кварков — четырех, пяти и т. д. В 1960—80-х годах, во времена формирования и развития теории кваркового строения материи, экспериментаторы вели интенсивные поиски таких экзотических частиц, однако отсутствие положительных результатов сформировало скептическое отношение к самой идее частиц, состоящих более чем из трех кварков.
Тем не менее в 1997 году трое петербургских физиков, Дмитрий Дьяконов, Виктор Петров и Максим Поляков, решились выступить против устоявшегося мнения. В опубликованной ими статье утверждалось, что частицы из пяти кварков все-таки могут существовать. Неудачи поисков ученые объясняли тем, что пентакварк следует искать по очень узкому резонансу в области гораздо меньших по массе элементарных частиц, чем предполагалось ранее. По колоритному комментарию Дмитрия Дьяконова, «искали нечто расплывчатое на Луне, а настоящий пентакварк — рядом, маленький и изящный».
Первая реакция мирового научного сообщества на статью российских теоретиков оказалась более чем скептической. Эксперименты в области физики элементарных частиц требуют больших материальных и трудовых затрат. У экспериментальной группы должна быть достаточно сильная мотивация, прежде чем она начнет какой-либо новый проект, тем более такой рискованный. В данном случае все знали — «экзотики нет», что не способствовало повышению энтузиазма. Прошло несколько лет, прежде чем Дьяконову, Петрову и Полякову удалось убедить экспериментаторов проверить свое предсказание.