С. ТРАНКОВСКИЙ ..
Нобелівська премія з фізики 2004 присуджена американським дослідникам Девіду Гроссу, Девіду Політцеру і Френку Вільчек за "відкриття явища асимптотичної свободи в теорії сильних взаємодій".
Частинки, які беруть участь у сильній взаємодії, - адрони, до яких, зокрема, відносяться протони і нейтрони, складаються з кварків (див. "Наука і життя" № 8, 1994 р.). Є шість "сортів" (фізики називають їх "ароматами") кварків, і у кожного є свій антікварк. Кваркова модель передбачає, що один тип адронів (баріони) складається з трьох кварків, інший (мезони) - з кварка і антикварка. Але тут виникає складність: із законів квантової механіки слід, що стабільною частка буде, лише володіючи найменшою енергією, коли всі кварки знаходяться в одному і тому ж стані. Це, однак, заборонено так званим принципом Паулі: кварки мають напівцілий спін (1 / 2) і відносяться до класу ферміонів.
Вихід запропонували російські фізики М. М. Боголюбов, Б. В. Струмінський, А. Н. Тахвелідзе і японець Й. Намбу. Вони ввели ще одне квантове число - "колір", який здатний приймати три різні значення - червоний, синій і зелений (у вітчизняній літературі за пропозицією академіка Л. Б. Окуня прийнятий жовто-синьо-червоний набір). Антикварки володіють додатковими кольорами (фіолетовим, оранжевим і зеленим). Кварки можуть бути будь-якого кольору, але у частці поєднуються в таких колірних станах, що в сумі дають "білий колір", тому адрони "безбарвні". Колірні заряди взаємодіють аналогічно зарядам електричним: однакові відштовхуються, протилежні притягуються, обмінюючись квантами колірного поля - глюонами. Характер їх взаємодій, дуже складне, визначається законами квантової хромодинаміки. Найбільш важливий висновок з них полягає в тому, що й самі глюони, переносники сильної взаємодії між кварками, на відміну від фотонів, квантів електромагнітного взаємодії, електричних зарядів не мають, теж мають колірним зарядом (академік Л. Б. Окунь образно назвав їх "світиться світлом "). Це призводить до так званого явища антіекраніровкі заряду: ефективні заряди кварків і глюонів великі на великій відстані, а при його зменшенні стають малими. Розрахунки, виконані на основі теорії, показують, що константа кваркової взаємодії прямо пропорційна відстані між кварками. Іншими словами, чим ближче кварки один до одного, тим взаємодія між ними стає слабкішим, асимптотично зменшуючись до нуля. У масштабах Адрону кварки ведуть себе як вільні частки, а при спробі розірвати адрон сила їх взаємного тяжіння різко зростає. І всі спроби отримати кварк-глюонну плазму, "розбивши" протони в прискорювачі на зустрічних пучках, наштовхуються на великі технічні труднощі. Цей парадоксальний закон квантової хромодинаміки і отримав назву асімптотічес кой свободи, а утримання кольорових кварків всередині "безбарвних" адронів іменується конфайнментом (від англ. Confinement - обмеження).
Теорія асимптотичної свободи була створена в 1973 році; вона внесла великий внесок в Стандартну модель, що описує фундаментальні взаємодії - електромагнітну, сильну і слабку - між елементарними частинками. Завдяки створенню цієї теорії надійно встановлені і опрацьовані всі якісні параметри сильної взаємодії на малих відстанях (порядку розміру адронів) і зроблений важливий крок у пізнанні глибинних властивостей матерії.
«Залежність константи взаємодії a від величини переданої глюонами енергії.»
Зі збільшенням енергії (її значення наведені в логарифмічному масштабі), тобто при зближенні кварків, константа взаємодії асимптотично зменшується, прагнучи до нуля. Це й означає, що на малих відстанях порядку розмірів Адрону кварки ведуть себе практично як вільні частки.