Жизнь и идеи Бруно Понтекорво - Михаил Сапожников

о том, что и в лептонном секторе должно быть что-то подобное: смешивание должно существовать не только в кварковом, но и в лептонном секторе.

Самоил Михелевич вспоминает [45], что основные положения статьи 1976 г. были написаны после обсуждения с Бруно по пути на подводную рыбалку. Бруно был обладателем уникальной для Советского Союза той поры вещи – костюма для подводного плавания, который ему привезли друзья-итальянцы. Биленький хорошо запомнил его марку – «Калипсо». Костюм позволял Бруно заниматься подводной охотой даже осенью. Обычно во время таких поездок Бруно уходил ловить рыбу, а чета Биленьких разводила костер, собирала грибы и ждала рыбу для ухи. В тот раз поехали на реку Нерль, это довольно далеко от Дубны, дорога занимала часа два, и в пути Биленький задал вопрос: кварки смешаны, а как ввести смешивание для нейтрино? Бруно всегда нравилась идея аналогии между взаимодействиями адронов и лептонов. Он хотел видеть какие-то эффекты, которые существуют и в мире кварков, и в мире лептонов. Идея осцилляций нейтрино возникла у него именно по аналогии с осцилляциями каонов. В его работах [111, 112] просто постулировалось, что электронное нейтрино переходит в мюонное. Почему это происходит, причина и механизм перехода – оставались за скобками. Обсуждение по пути на рыбалку возможности ввести для лептонов смешивание по аналогии с кварками оказалось очень стимулирующим. Когда приехали на место, Самоил Михелевич сел у костра и написал основные формулы, которые в конечном счете свелись к простой записи:

νe = ν cosθ + ν’sinθ

νµ = —ν sinθ + ν’cosθ (33)

Сравните эти формулы с соотношениями (31), которые получили МНС. Удивительный пример того, как люди стартовали с совершенно разных физических представлений, но пришли к одним и тем же уравнениям.

В семидесятые годы к экстравагантной идее осцилляций нейтрино, в которую долгое время никто не верил, стал просматриваться интерес экспериментаторов. Пошли первые опыты по поиску осцилляций. Бруно с Биленьким написали первый обзор по состоянию теории и экспериментов по поиску осцилляций [114]. Про работы же МНС никто не вспоминал, поскольку всем было ясно, что странная идея «нейтрино, входящее в состав бариона» в природе не реализуется. Так бы и оставались японские работы в дальнем библиотечном шкафу, если бы в 1980 г. американский физик Сандип Пакваса не начал пропагандировать работы МНС.

Аргументы Пакваса были просты, четки и неправильны: дескать, Бруно в статьях 1957–1958 гг. говорил об осцилляциях нейтрино-антинейтрино, типа

ν—R → νL

а этого быть не может. МНС же с самого начала обсуждали переходы

а они, возможно, существуют.

Но, как мы видели из обсуждений в предыдущей главе, в своей статье 1958 г. Бруно говорил о переходах правого антинейтрино в правое стерильное нейтрино

ν—R → νR

Однако старые работы читать никому не хотелось, и приоритет Бруно стали либо совсем забывать, либо цитировать, что МНС были первыми, а Бруно – второй. Типичный пример – статья в Physics Today в июле 1980 г. [115]:

«В 1963 г. Масами Накагава, Хисахиро Оконоги, Сёити Саката и Акиро Тойода предположили, что у нейтрино есть масса. Четыре года спустя Бруно Понтекорво, по аналогии с осцилляциями нейтральных каонов, провел качественное обсуждение осцилляций нейтрино».

На самом деле то, что осцилляции нейтрино возможны, если у нейтрино есть масса, Бруно указывал еще в пионерской работе 1957 г. И не четыре года спустя, а за шесть лет до работы МНС он высказал идею об аналогии с осцилляциями каонов.

Положение, в котором очутился Бруно, трудно себе представить. Ты предлагаешь некоторую красивую гипотезу, долгие годы обдумываешь разные возможности ее реализации, обсуждаешь, как их можно проверить экспериментально. Пишешь первый фундаментальный обзор по осцилляциям. Выступаешь с докладами (в период 1970–1980 гг. Понтекорво сделал доклады об осцилляциях нейтрино на шести международных конференциях). То есть по праву считаешься и считаешь себя автором этой идеи. И тут появляется некто, делает доклад на конференции, в котором обращает внимание на никому не известную до сих пор статью двадцатилетней давности. И все, твой вклад в науку как бы исчезает.

Бруно, как и любой на его месте, очень тяжело переживал эту ситуацию. В одном из его писем есть такие строчки: «О вопросах приоритета пристойно говорить только с женой, близкими родственниками и друзьями» [116]. Однако несмотря на это, он активно боролся за признание своих заслуг. В автобиографии Una nota autobiografica [8] он четко изложил 10 своих основных достижений в физике, потом извинился перед читателем за этот «нелепый список», но добавил: «Я пишу это для узкого круга физиков, моих знакомых». Даже в 1990 г., уже тяжело больной, Бруно жаловался Мафаи [6], что ему необходимо ехать в Женеву на конференцию по нейтрино, чтобы отстаивать свой приоритет. Он говорил ей, что на Западе недооценивают его работы. О степени замалчивания вклада Понтекорво хорошо говорит тот факт, что когда японские физики впервые официально объявили об открытии осцилляций нейтрино, имя Понтекорво не было вообще упомянуто [45].

Большую работу для того, чтобы физическая общественность поняла, кто что сделал, провел С. М. Биленький. Он написал несколько статей, в которых подробно разбирал историю вопроса об осцилляциях [117]. На различных конференциях терпеливо разъяснял роль Бруно в развитии представлений об осцилляциях нейтрино. Много сделал для восстановления приоритета Бруно также Л. Б. Окунь. В результате произошел исторический компромисс: один из фундаментальных параметров в физике нейтрино – матрицу смешивания – назвали матрицей смешивания Понтекорво – Маки – Накагава – Саката.

36. Матрица смешивания ПМНС

Физический смысл углов смешивания может помочь понять Рис. 36-1.

Он иллюстрирует тот факт, что флейворные нейтрино νe, νμ и ντ, образующиеся, например, в распадах π-мезонов или в бета-распаде нейтронов, являются смесью из частиц ν1, ν2, ν3 , имеющих определенную массу. Углы смешивания – это коэффициенты, которые определяют долю массовых нейтрино во флейворных нейтрино. Например, угол θ12 определяет пропорцию ν1 и ν2 в электронном нейтрино, а угол θ13 – долю в нем нейтрино ν3. Электронное нейтрино в основном состоит из ν1, ν-нейтрино – из ν3 (см. Рис. 36-2 ниже).

Таким образом, когда на Солнце рождается электронное нейтрино, оно сразу является смесью трех нейтрино ν1, ν2, ν3. Пропорции, с которыми они входят в электронное нейтрино, четко фиксированы. Однако, поскольку массы ν1, ν2, ν3 разные, то летят они с разными энергиями и, по мере распространения в пространстве, балансировка между ними будет меняться – в пучке электронных нейтрино начнут появляться мюонные