ПРЕДИСЛОВИЕ КО ВТОРОМУ ИЗДАНИЮ

Работа над рукописью первого издания этой книги в основном была закончена в конце 70-х годов. Основное, что произошло в физике элементарных частиц с тех пор, — это открытие в 1983 г. W- и -бозонов. Как само открытие, так и последующие исследования свойств этих бозонов убедительно подтвердили предсказания теории электрослабого взаимодействия, изложенной в книге. Так что в этом отношении переделка текста свелась к тому, что основные свойства и -бозонов, которые в первом издании описывались как ожидаемые, во втором издании описываются уже как установленные.

Основное, что не произошло в физике элементарных частиц за истекшие годы, - это то, что хиггсовы бозоны по-прежнему не открыты экспериментаторами. Открытие этих частиц является для физики высоких энергий задачей номер один. К сожалению, теоретические предсказания не стали более определенными. Не нашли пока экспериментального подтверждения и модели великого объединения. Так что соответствующие разделы книги остались неизменными.

В 80-х годах произошел большой прогресс в экспериментальных исследованиях так называемых новых частиц, открытых в предыдущем десятилетии: -лептона, очарованных адронов, -мезонов. Физики натолкнулись здесь на ряд неожиданностей (подтвердился большой разброс времен жизни очарованных адронов, оказались неожиданно большими время жизни -мезонов и амплитуды их вакуумных осцилляций, (пока недоступно) тяжелым оказался -кварк, и хотя это не затронуло существа изложенной в книге теории, однако большой объем нового экспериментального материала потребовал существенной переделки глав, посвященных этим частицам.

Новые экспериментальные факты были добыты и в физике странных частиц. Все они находятся в прекрасном согласии с теоретическими предсказаниями. Во втором издании книги некоторые вопросы физики -мезонов изложены более подробно, чтобы облегчить читателю получение ряда важных формул.

Недостаток времени и места не позволил включить в текст книги ряд актуальных вопросов: поиски нейтринных осцилляций, попытки построения единых суперструнных теорий, попытки построения

теории фазовых переходов в ранней Вселенной. Все эти и некоторые другие темы отражены в обзоре литературы, который основательно переработан.

Имеет смысл отметить, что рукопись «Адроны и кварки», упоминавшаяся в предисловии к первому изданию «Лептонов и кварков», осталась незавершенной и публиковаться не будет. Некоторые ее части вошли в монографию «Физика элементарных частиц» (первое издание — 1984 г., второе — 1988 г.), знакомство с которой, возможно, облегчит начинающему читателю работу с данной книгой.

Я благодарен И. С. Цукерману за переработку сводки экспериментальных данных в гл. 30, А. А. Ансельму за полезные замечания, сделанные при рецензировании книги, а также Э. Г. Гуляевой и Н.В. Рожновой за помощь при подготовке рукописи к печати.

ПРЕДИСЛОВИЕ К ПЕРВОМУ ИЗДАНИЮ

Эта книга представляет собой введение в теорию слабого взаимодействия элементарных частиц. Она возникла из курса лекций, которые я читал в Институте теоретической и экспериментальной физики студентам 5-го курса Московского физико-технического института, специализирующимся в области экспериментальной физики высоких энергий.

Цель книги в краткой форме дать современную картину слабого взаимодействия и обсудить перспективы ее развития в 80-е годы. Кроме того, я стремился научить читателя работать с простым теоретическим аппаратом и получать основные соотношения: рассчитывать вероятности распадов, сечения взаимодействия, угловые и спиновые корреляции и т. д.

В некотором смысле первая часть книги (гл. 1—17) может рассматриваться как теоретический комментарий к известным таблицам элементарных частиц, так называемым таблицам Розенфельда, извлечения из которых приведены в конце книги (см. гл. 30). Во время лекций эти таблицы лежали перед студентами и результаты расчетов сравнивались с соответствующими экспериментальными данными. Такое же сравнение рекомендуется делать и читателю.

Вторая часть книги в основном является введением в единую калибровочную теорию электромагнитного и слабого взаимодействия (гл. 18—24). Здесь описан хиггсов механизм спонтанного нарушения калибровочной симметрии и обсуждены ожидаемые свойства промежуточных и хиггсовых бозонов. При этом основной упор сделан не на формально-математические, а на физические вопросы калибровочной теории. В частности, подробно обсуждается роль сохраняющихся токов и скалярных бозонов в компенсациях, благодаря которым ликвидируется неприемлемо быстрый рост амплитуд, характерный для продольных компонент векторных бозонов.

Две главы посвящены попыткам создания единых калибровочных теорий всех взаимодействий: электромагнитного, слабого и сильного (гл. 25), и даже гравитационного (гл. 26). Краткий экскурс в астрофизику и космологию в связи со свойствами элементарных частиц содержит гл. 27, затем следует аннотированный

обзор литературы (гл. 28) и математическое приложение (гл. 29), с которым рекомендуется ознакомиться, прежде чем приступать к работе над книгой.

Книга рассчитана на физика-экспериментатора, знакомого с релятивистской квантовой механикой и некоторыми элементами квантовой теории поля и, возможно, несколько подзабывшего детали (последнее не необходимо). Вообще я пытался работать не прибегая к операторному аппарату квантовой теории поля, а используя язык фейнмановских графиков. Для понимания большинства выкладок, проводимых в книге, достаточно знаний, которые можно приобрести, прочитав книги Р. Фейнмана «Фундаментальные процессы» и «Квантовая электродинамика». Мне хотелось показать, как много можно объяснить, вычислить и даже предсказать, используя самые простые средства. Первоначально замысел заключался в том, чтобы написать книгу так просто, чтобы ее можно было читать в автобусе. Однако реализовать этот замысел не удалось, и чтение ряда глав, возможно, вызовет трудности у читателя-студента.

Что касается физики, то, как видно уже из названия «Леп-тоны и кварки», все изложенное базируется на кварковой модели адронов. Дело в том, что книга задумана как второй том двухтомника по теории элементарных частиц, первый том которого «Адроны и кварки» представляет собой элементарное введение в кварково-глюонную теорию сильных взаимодействий. К сожалению, первый том пока не закончен. С другой стороны, о кварках и глюонах сегодня пишут даже в газетах, не говоря уже о многочисленных популярных статьях, и поэтому вряд ли найдется студент-физик, не знающий, что такое цветовая симметрия.

Пользуюсь возможностью выразить глубокую благодарность Ю. Ю. Клоссу и С. В. Семенову, которые вели подробные записи лекций, Э. Г. Гуляевой и И. А. Тереховой, которые очень помогли мне при подготовке рукописи, И. С. Цукерману, который составил таблицы экспериментальных данных (гл. 30). Я благодарен тем моим друзьям и коллегам, которые прочли рукопись книги и сделали много очень ценных замечаний.

Особенно я благодарен моим соавторам по научным статьям:

A. И. Вайнштейну, М. Б. Волошину, В. Н. Грибову, А. Д. Долгову, B. И. Захарову, Я. Б. Зельдовичу, Б. Л. Иоффе, И. Ю. Кобзареву, В. А. Новикову, Б. М. Понтекорво и М. А. Шифману. Общение с ними дало мне возможность лучше понять многие из вопросов, затронутых в книге.