正文
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,因此展开的条件
G
Λ
2
<< 1给出Λ << 300 GeV。Λ可以被理解为理论的能标,当能量高于它时,理论就失效了。对于1967年的物理学家们来讲,这是可接受的,因为他们最高的能量加速器也只能达到30GeV,可以满足
G
Λ
2
<< 1的条件。但是Ioffe和Shabalin注意到,采用其他类型的更高精度的测量,可以给Λ设定更严格的限制。为此让我举个例子说明——想象某些外星人正在外太空注视着我们。他们非常聪明,而且有很强大的望远镜,可以用高达10米的分辨率看到地球上的所有东西。他们可以看到我们的高楼大厦、我们的船舶、我们的飞机,但是他们看不到我们人类。然而,从他们所看到的图像,可以推测出很多东西:例如在这个星球上生活的野兽大概1米大小(所有高楼不可能是蚂蚁修成的)。他们甚至可以猜测一些我们的特征,例如我们在开放的空气中生活,以及我们不会飞翔等等,但也不能知晓所有的细节,比如他们不能判断我们是两条腿,还是三条腿等等。
Ioffe和Shabalin在两个层面上使用了类似的推理。如前所述,弱相互作用破坏了其它所有相互作用都满足的守恒定律,例如宇称守恒。核物理中的精确测量,表明宇称的破坏非常微小,因而他们可以对
G
Λ
2
提出一个更严格的限制:
G
Λ
2
≤
10
-4
,即Λ ≤ 3 GeV。这是第一个层面, 被称为“头阶发散”(leading divergences)问题。接着,即使这个问题解决了,他们还指出了第二层面的问题。他们研究了奇异粒子(即包含s夸克的粒子)的衰变模式,并注意到在实验上有一些模式非常罕见。比方说:
K
L
0
→μ
+
+
μ
–
,它的分支比(branching ratio,指这个模式在所有模式中的比例)只有
10
-9
的量级。Ioffe和Shabalin证明,这些衰变可以在
G(G
Λ
2
)
的阶次产生,并且它们导致同样的限制Λ ≤ 3 GeV,这个问题叫做“次阶发散”(next-to-leading divergence)。当然!这是不可接受的,因为我们已经可以在这个甚至更高的能量上做实验了
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。但为什么大多数人不担忧这个问题?我怀疑主要原因是,当时人们对基于量子场论的论证,有着十分广泛的不信任。
1968年,来自哈佛大学的美国理论物理学家谢尔登·李·格拉肖(Sheldon Lee Glashow)正在访问CERN,并立刻加入了我们的小团体。我们都对物理中同样的问题感兴趣,因此开始共事。虽然我们并没有任何实质进展,但是我们却发现彼此在饮食爱好上谈得很投机。所以,我自然而然地申请了哈佛大学的第二期博士后,并在1969年9月去了那里。几周之后,一位正在研究类似问题的意大利物理学家Luciano Maiani也加入了我们。
从左到右依次为Glashow、Iliopoulos and Maiani(图片来源:Tomáš Je&zcirc;o/LPSC)
我们的合作很快发展出一个标准模式:每天,我们之一就会提出一个新的想法,而其他两个人总是会证明这个想法是愚蠢的,然后我们再互换角色。我们还经常耗在最喜欢的两个餐厅之一——中餐馆“Peking on the Mystic”或者一个有着奇怪名字的海鲜餐厅“Legal Sea-Food”,把热烈的讨论持续到晚餐结束。有好几个星期,我们都毫无进展。但有一天,我正尝试向谢利(译者注:Shelly是Sheldon的小名)解释我的新想法,其中引入了几种新的轻子(lepton)——类似于电子和μ子的重粒子。谢利不断攻击我的想法,我也不断地改变自己的方案,在黑板上画出各种不同的费曼图,但每次谢利都能找出新的漏洞。我记得有一次,我画了一个新的费曼图,然后问他:“这个图怎么样?”谢尔登回答说:“它很可爱,可惜它是不存在的。”“为什么?”我问。“你个傻瓜,这里不应该是一个新的轻子,而该是一个新的夸克!”原来,我错误地在图中本该是一个夸克的地方,画成了一个轻子!就在此时,Luciano进入房间,他看着黑板说:“四个夸克的新模型。”我们凝视着对方和黑板,“四个夸克”,这个魔法般的词语就此诞生了。后来,没花多长时间,我们检查了所有细节并且证明了这个问题已经得到解决。是的,答案竟然如此简单,我们至今仍难以理解,为什么花了这么长的时间才发现它。虽然我们借由观察费曼图发现了它,但事实上它是弱相互作用的一个对称性的特征。接下来,让我尝试尽量避免使用专业术语来解释。