Андрей Сахаров. Наука и свобода - Геннадий Горелик

Зеркальная кособокость микромира, подтвержденная в экспериментах, побуждала теоретиков строить воздушные замки, в которых асимметричный флигель был бы лишь частью симметричного мироздания. И уже через год такой замок был построен. Ландау обнаружил, что все известные тогда P-асимметричные явления подчиняются комбинированной CP-симметрии, и провозгласил эту симметрию новым законом природы: одновременный взмах C и P палочками не меняет мира.[366] Иначе говоря, Ландау предположил, что бабочка микромира имеет вид, который не изменится, если одновременно с перестановкой правого и левого поменять местами черный и белый цвета — частицы поменять местами CP-симметричная бабочка. с античастицами и правое с левым поменять местами.

CP-симметричная бабочка.

Эта работа Ландау на самом переднем крае науки привлекла большое внимание. То была его первая работа, посланная в журнал Nuclear Physics, и, по воспоминаниям Окубо, ее опубликовали немедленно безо всякого рецензирования.[367]

Важность работы в науке можно измерять тем, насколько она помогает задавать новые вопросы природе и, значит, помогает опровергнуть себя — если природа ответит отрицательно.

Работа Ландау помогла Окубо задать вопрос: а что, если и CP-симметрия не всемогуща в микромире? И он придумал, как этот вопрос можно задать природе. В своей (двухстраничной) статье 1958 года он обратил внимание коллег, что если CP-симметрия не соблюдается, то частица и античастица, имея одинаковые времена жизни, могут по-разному свои жизни кончать — по-разному распадаться на другие частицы.[368]

Это оставалось чисто теоретической возможностью до 1964 года, когда экспериментаторы обнаружили, что CP-симметрия действительно не абсолютна. Оказалось, что и она нарушается, хотя и очень мало.

Как ни удивительно, главный советский теоретик термоядерного оружия следил за этими тонкими перипетиями, не имевшими отношения к его служебной спецфизике. Об этом свидетельствует отзыв Сахарова о CP-работах Ландау, направленный в комитет по Ленинским премиям в области науки 18 декабря 1958 года. Отзыв он подытожил: «По своему влиянию на развитие науки в нашей ране и во всем мире Ландау стоит на одном из первых мест».[369]

Ленинскую премию, однако, Ландау тогда не дали. И, скорей всего, не потому, что в ЦК иначе смотрели на проблему CP-симметрии. Они там, в ЦК, уже целый год смотрели на пространный отзыв из КГБ, согласно которому у Ландау повернулся язык сказать, что «Ленин был первым фашистом».[370] И этому давать Ленинскую премию??!!

При всем тогдашнем несогласии Сахарова с антиленинской формулировкой Ландау, он вряд ли бы счел это относящимся к делу — к оценке научной работы Ландау. Не относилось к делу и то, что гипотеза Ландау 1957 года о комбинированной CP-симметрии оказалась опровергнута экспериментом в 1964-м. Главное, что эта работа продвинула поиск научной истины.

В 1966 году настала очередь Сахарова продвинуть этот поиск дальше. Эксперименты о нарушении CP-симметрии и эффект Окубо в микромире соединились в его размышлениях с фактом барионной асимметрии Вселенной. И у него родилась идея о микрофизическом происхождении этой асимметрии — «кривой фигуры» Вселенной.

CPT-симметричная бабочка.

Он исходил из того, что в микромире действует лишь самая общая CPT-симметрия, что бабочка микромира не изменится, только если сделать сразу при перестановки: правое и левое, частицу и ее античастицу, прошлое и будущее (перевернуть букву T).

Рядом с этой бабочкой микромира Сахаров поставил бабочку расширяющейся горячей Вселенной.

Бабочка расширяющейся Вселенной.

Он использовал CPT-симметрию микрофизики для объяснения асимметрии Вселенной. В эпоху Большого взрыва, когда вещество было так сжато, что элементарные частицы чувствовали друг друга, Вселенная непосредственно чувствовала законы микромира. Именно тогда асимметрия Вселенной — по идее Сахарова — складывалась в процессах, бурлящих в каждой микроточке космического пространства. T-асимметрия позволила породить наблюдаемую сейчас С-асимметрию — разное содержание частиц и античастиц.

Помимо того крылышка вселенской бабочки, которое видно астрономам, физик-теоретик Сахаров увидел мысленно и другое крылышко, раскрывшееся до Большого взрыва. Космологическая бабочка CPT-симметрична, но увидеть ее целиком не дает краткость человеческой жизни по сравнению с возрастом Вселенной.

Механизм, порождающий избыток барионов из первоначально симметричного состояния, Сахаров собрал из трех составляющих:

1) «из эффекта С. Окубо…» — различие распадов частицы и античастицы;

2) «при большой температуре для Вселенной…» — это различие производит нужный космологический эффект за ультракороткое время, пока Вселенная достаточно горяча, и затем результат «застывает»;

3) «сшита шуба…» — иглой, которая была совершенно новым инструментом в физике. Сахаров предположил, что барионный заряд не сохраняется. В частности, это означало, что протон — «кирпич мироздания», считавшийся совершенно стабильным, должен самопроизвольно распадаться.

В конце статьи Сахаров благодарит «за обсуждение и советы» шестерых физиков, начиная с Зельдовича.[371] Зельдович привел Сахарова в Институт теоретической и экспериментальной физики (ИТЭФ), к ученикам Померанчука — Б.Л. Иоффе, И.Ю. Кобзареву и Л.Б. Окуню.

Сахаров писал, что «только с некоторой натяжкой может считать себя специалистом по физике элементарных частиц».[372] Итэфовцы могли считать себя специалистами без всяких натяжек, они все знали о C, P, T и обо всем таком. Из дискуссии с ними у Ландау возникла его CP-идея.

И все же Лев Окунь, помогавший Сахарову советами, считает его статью о барионной асимметрии Вселенной «одной из самых глубоких и смелых статей XX века».[373]

Смелость статьи не вызывала сомнения уже при ее рождении. Ведь Сахаров посягнул на казавшийся незыблемым закон сохранения барионного заряда.

В школе изучают только электрические заряды, сохранение которых заложено в основных свойствах электромагнитного поля. А сохранность барионного заряда не следовала ни из какой глубокой теории барионных сил, эта сохранность опиралась лишь на то, что не наблюдалось иное, — не наблюдался распад протона. Этот факт достоин уважения, и Сахаров проявил свое уважение в том, что количественно оценил темп распада протона в предложенной им теории. Распад оказался «астрономически» медленным, что объясняло, почему он не наблюдался, — требовалась невиданная точность измерений.