Запуск Большого адронного коллайдера в начале XXI века — что-то вроде первого полёта в космос в веке минувшем. Через эту установку проходит передний край науки и технологии, и нового прорыва в науке люди ждут именно там. Редакция ПостНауки попросила специалиста в области физики высоких энергий Эдуарда Эрнстовича Бооса посоветовать книги, которые помогут лучше разобраться в свойствах элементарных частиц и понять, что мы знаем в настоящий момент, какие открытия можно ожидать в ближайшем будущем, а что, возможно, останется для человека непознанным.

1

Пескин М., Шрёдер Д. Введение в квантовую теорию поля (Ижевск: НИЦ «Регулярная и хаотическая динамика», 2001)

На мой взгляд, потрясающая книга. Она вышла несколько лет назад. Это современный учебник по квантовой теории поля. Я не хочу сказать, что другие книги хуже или лучше, но вот эта изложена современным языком, со многими физическими примерами. В этом смысле она очень хорошо дополняет наши классические учебники, например, Боголюбова-Ширкова «Введение в квантовую теорию» или прекрасную книгу академиков Славнова и Фадеева «Введение в теорию калибровочных полей». Я бы не сказал, что те книги устаревшие, но в них подчеркиваются немного другие аспекты, более математические, а здесь доводится до многих физических следствий. Ее можно рекомендовать студентам, более того, это классический западный учебник для ребят, которые учат квантовую теорию поля в европейских институтах — это для них настольная книга. Да и для наших ребят сейчас тоже.

2

Вайнберг С. Мечты об окончательной теории (М.: URSS, 2008)

Книга написана Стивом Вайнбергом, нобелевским лауреатом, одним из основных создателей Стандартной модели, очень умным человеком. Там много научных и философских размышлений, с ним можно соглашаться, можно не соглашаться, но в любом случае — это очень интересно!

Вайнберг понимает, как далеки мы от «окончательной теории». Какое-то время назад люди думали, что теория струн и есть теория всего. Действительно, это очень богатая концепция. Но из теории струн может быть много разных следствий, а какое именно реализуется в природе, такого предсказания нет, и поэтому я не уверен, то эта теория окончательная.

Конечно, об окончательной теории можно только мечтать. Есть надежда, что в случае её появления мы сможем все вычислить, все предсказать, все рассчитать — и тогда нам дальше делать будет нечего. Но, к сожалению ли, к счастью, так не происходит. Мы все глубже погружаемся и хотим понять все более элементарные законы и вернуться наверх, обогащенные этими знаниями. Вайнберг считает, что этот путь правильный, но где конец? Возможно, конца нет, может, и быть не может.

Владимир Ильич, помнится, писал: «Электрон неисчерпаем, как атом». Я уж не знаю, откуда Ильичу это взбрело в голову, но электрон до сих пор частица точечная, составные части его не найдены (хотя люди обсуждают, что, возможно, у электрона есть своя внутренняя структура, которая пока просто не проявилась в доступных нам энергиях и масштабах). Так что его предсказание пока не сбылось. Кстати, Вайнберг где-то ссылается на Ленина. Весьма иронично, конечно.

3

Зи Э. Квантовая теория поля в двух словах (Ижевск: НИЦ «Регулярная и хаотическая динамика», 2009)

Сам автор пишет во введении, что, когда он начинал писать эту книгу, думал, что уложится в «два слова». Правда, эти «два слова» растянулись на шестьсот с лишним страниц, но написана она очень профессионально, очень красиво, и просто ее приятно читать тем людям — студентам, аспирантам, научным сотрудникам, — которые будут работать или уже работают в этой области. Очень и очень полезная книжка.

4

Физика элементарных частиц в преддверии Большого Адронного Коллайдера (М.: URSS, 2011)

Я бы хотел порекомендовать вышедшие в 2011 году материалы летней школы фонда «Династия». Сама школа проходила в 2009, называлась «Физика элементарных частиц в преддверии Большого Адронного Коллайдера». На мой взгляд, это была очень интересная идея. Тогда коллайдер был уже построен, но еще не начал работать, и школа подводила итог того, что мы знали непосредственно перед тем, как был запущен БАК.

Там были собраны лекции по различным аспектам. В частности, излагается Стандартная модель весьма и весьма красиво таким весьма «физическим» языком, с физической точки зрения Андреем Леонидовым из ФИАНа. Там есть совершенно прекрасный курс лекций, на мой взгляд, по еще одному направлению возможного расширения Стандартной модели, связанного с возможной внутренней структурой существующих элементраных частиц. Как говорят, «новая сильная динамика». Этот курс лекций прочитал Валерий Рыбаков. Там есть лекции по современной космологии, которые прочитал Игорь Ткачев из ИЯИ. Он специалист в астрофизике, в том, что сейчас называется astroparticle physics. Я там прочитал курс лекций по физике топ-кварка, суперсимметрии и бозону Хиггса. Очень красивый курс по теоретическим основам суперсимметрии прочитал там Роман Невзоров, сотрудник ИТЭФ, он сейчас работает за границей, приезжал специально. И еще там есть очень хороший курс по b-физике — это физика, связанная с b-кварком. Там своя, очень интересная наука, занимающаяся b-мезонами, с поисками CP-нарушений и т. д. Блестящий курс прочитал Володя Шевченко из ИЯИ, он сейчас зам. директора Курчатовского института.

5

Красников Н., Матвеев В. Новая физика на Большом адронном коллайдере (М.: URSS, 2011)

Это весьма профессиональный обзор того, какие направления за рамками Стандартной модели сейчас обсуждаются и что можно ловить на Большом адронном коллайдере. На самом деле, тема огромная, и книга не вбирает в себя все возможности, но, тем не менее, будет полезна, особенно для начинающих ребят в этой области.

Николай Валериевич Красников и Виктор Анатольевич Матвеев — специалисты мирового уровня в различных областях теоретичаской физики и физики высоких энергий, в частности, в одном из возможных расширений Стандартной модели, а именно в суперсимметричном расширени, и в книге обсуждается много различных возможностей поиска суперсимметрии на БАК. Суперсимметричные теории предсказывают, что для каждой известной нам частицы должен быть соответствующий суперпартнер по спину. Т.е. у частицы с полуцелым спином должен быть партнер с целым спином, и наоборот. Это понятие — суперсимметрия — родилось, чтобы объяснить некоторые проблемы Стандартной модели, и такое вот удвоение числа степеней свободы позволяет некоторые проблемы разрешить очень красиво и элегантно.

В сценарии суперсимметрии количество бозонов Хиггса становится не один, а пять: три нейтральных, и два заряженных. Причем среди этих нейтральных два CP-четных, один CP-нечетный. И среди двух CP-четных один легкий, другой тяжелый. До сих пор не нашли ни одного бозона Хиггса, но вот в этом варианте их должно быть пять, причем самый легкий из них должен быть похож на бозон Хиггса Стандартной модели.

В частности, эти вопросы обсуждаются количественно в этой книжке — с расчетами, сечениями, вероятностями и т. д.