ПРЕДИСЛОВИЕ АВТОРА

Блестящий успех -симметрии в физике элементарных частиц привел в 1964 г. к гипотезе Гелл-Манна — Цвейга о том, что сильно взаимодействующие частицы (адроны) построены из триплета фундаментальных объектов — кварков и соответствующего триплета антикварков. Эти гипотетические объекты (получившие свое название из книги Джойса «Поминки по Финнегану») обладают тем необычным свойством, что несут дробные заряды, т. е. их заряды не кратны заряду электрона.

Хотя пока не известно, существуют ли кварки как особые частицы, тем не менее нельзя отрицать, что представление о кварках не только является одной из наиболее привлекательных концепций в современной физике элементарных частиц, но и оказывается очень плодотворной рабочей гипотезой. Огромное количество разнообразных наблюдений, касающихся сильных, электромагнитных и слабых взаимодействий, можно объяснить, если предположить, что кварки являются базисными составляющими адронной материи. Более того, простейшее динамическое предположение, которое можно выдвинуть, а именно, предположение об аддитивности, когда некоторое свойство адрона описывается как сумма соответствующих свойств кварков, оказалось удивительно плодотворным при выводе простых соотношений между различными данными. На этом пути модель не только воспроизводит результаты

и -симметрии, но и приводит к многочисленным предсказаниям, которые непосредственно не следуют из этих симметрий, но подтверждаются экспериментами. Наиболее замечательным подтверждением этого факта является применение модели к рассеянию при высоких энергиях.

В целом, конечно, представление о кварках не имеет прочного обоснования. Обнаружить кварки до сих пор не удалось. Этот факт может просто означать, что их массы крайне велики, так что их рождение затруднено, но он может также означать, что кварки не существуют в виде особых частиц, а подобно фононам внутри кристалла, могут иметь смысл только внутри адронов. Тем не менее в любом случае в рамках обычных представлений очень трудно понять динамическую систему таких кварков, связанных друг с другом так, что появляются наблюдаемые адроны со свойствами, которые отвечают требованиям приложений. Поэтому по крайней мере в настоящее время кварковую модель не следует принимать за большее, чем она есть, а именно, предварительное и упрощенное выражение пока еще скрытой динамики, управляющей адронным миром. В качестве таковой, однако, модель имеет огромное эвристическое значение.

Данная книга основана на курсе лекций, прочитанных в Европейской организации по ядерным исследованиям (ЦЕРН) в Женеве осенью 1967 г., которые были рассчитаны главным образом на физиков-экспериментаторов, работающих в области высоких энергий. Хотя мы и попытались рассмотреть все значительные применения кварковой модели, эту книгу нельзя считать исчерпывающим обзором. В первых четырех главах вводится понятие о

кварках. Приложения можно приближенно разделить на три категории: спектроскопия адронов (гл. 5—9), процессы распада (гл. 10—13) и рассеяние при высоких энергиях (гл. 14—18). Мы не пытались составить полный список литературы. Возможно, следует упомянуть, что здесь совершенно не говорится об алгебре токов, хотя это успешное приближение в физике элементарных частиц можно до некоторой степени рассматривать как еще одно применение гипотезы кварков в том смысле, что теоретико-полевая кварковая модель естественно приводит к существованию токовых коммутационных соотношений (обратное неверно), а последние приводят, например, к знаменитому соотношению Адлера — Вайсбергера для отношения векторной и аксиальной констант связи ядерного -распада.

В книгу включена небольшая подборка оригинальных статей по кваркам и составным моделям. Здесь можно найти многие подробности, которые не могли быть включены в лекции. При выборе этих статей почти невозможно избежать критики, поэтому нет смысла пытаться оправдать выбор, сделанный в этой книге. Упомяну только, что некоторые важные статьи нельзя было, к сожалению, включить по техническим причинам. Среди них статья Цвейга, которая существует лишь в виде препринтов объемом около 80 страниц, а также несколько статей на эту тему группы физиков из Дубны, появившихся только в русских изданиях.

Я выражаю огромную признательность профессору Леону Ван Хову за многочисленные обсуждения почти всех тем, рассматриваемых в этой книге,

и за внимательное прочтение рукописи, профессору Дж. де Сварту и Ван Ройену за многочисленные ценные замечания и за тщательный просмотр глав по спектроскопии и процессам распада соответственно и, наконец, А. Балашу, Р. Хагедорну, Ж. Прентки, Д. Судерланду и К. Залевскому за многочисленные полезные обсуждения. Основная часть этой работы выполнена во время моего пребывания в теоретическом отделе ЦЕРН в Женеве.

Я. Коккедэ