Пожалуй, прежде чем перейти к изложению сути вопроса, лучше взять небольшой разбег и для этого кратко повторить путь развития, который прошла классификация жителей микромира. Самую первую систематизацию мы провели по массам, электрическому заряду и спину частиц. Это сразу же позволило разделить их по классам взаимодействия.
Затем все сильно взаимодействующие частицы мы объединили в семейства, которые назвали зарядовыми мультиплетами. При этом каждый мультиплет описывался дополнительным квантовым числом — гиперзарядом, который зависел от зарядов всех членов семьи и был связан со странностью и барионным зарядом. Восемь барионов были в полном составе известны физикам, и они легко уложились в группу новой супермультиплетной классификации. Восьмерка «легких» мезонов по новой классификации укладывалась в такую группу. Недостающим был эта-мезон, предсказанный Гелл-Манном в 1961 году и в том же году найденный экспериментаторами.
В шестидесятых годах на исследователей буквально обрушился водопад новых короткоживущих частиц, которые распадались, как ракеты праздничного фейерверка, давая самые разнообразные букеты из более легких представителей микромира. Это были резонансы.
С вводом в строй все более мощных ускорителей отряд резонансов все пополнялся, и к нашим дням их общее количество перевалило уже за две сотни. Теоретикам сначала казалось, что причин для волнений нет. Все вновь открываемые частицы укладывались в зарядовые мультиплеты. Но скоро таких семейств оказалось просто слишком много. Они сами стали нуждаться в какой-то систематизации. И тогда возникла мысль объединить несколько зарядовых мультиплетов (синглетов, дублетов, триплетов) с разными гиперзарядами в более обширные группы — супермультиплеты. Во-первых, это явилось бы дальнейшим развитием классификации. Во-вторых, объединение разрозненных зарядовых мультиплетов очень уж походило бы на объединение атомов в семейства, как во времена составления таблицы элементов Менделеева. И оттого казалось еще более заманчивым.
Но какими должны быть эти супермультиплеты? И вот Гелл-Мани и Нейман одновременно и независимо друг от друга предложили так называемый восьмеричный путь. Пожалуй, основой для этого послужило то, что к тому времени уже было открыто восемь барионов, распределившихся по нескольким зарядовым мультиплетам.
По идее все члены супермультиплета должны обладать одинаковым спином. Если нарисовать систему координат, в которой по горизонтали откладывать электрический заряд частиц — членов супермультиплета, а по вертикали — гиперзаряд, то получаются очень интересные картинки.
Посмотрите-ка, каким получился первый октет (восьмерка) барионов. Частицы, лежащие по одной горизонтали, — это члены одного зарядового мультиплета. А значит, они — родственники, обладающие близкими массами. Более того, массы всех частиц в супермультиплете подчиняются простым арифметическим соотношениям. Значит, если бы какой-нибудь из частиц, входящих в октет, физики бы не знали, массу ее тут же можно было бы вычислить…
После построения октета барионов теоретики обратились к мезонам. Но в то время экспериментаторы выудили из микромира только семь подходящих частиц: три Пи-мезона и четыре К-мезона (вы помните, что нейтральный каон оказался не тождественным своей античастице). Теория же требовала восьми частиц. И что же?.. В том же 1961 году, когда был сооружен теоретиками недостроенный октет мезонов, экспериментаторы открыли еще одну частицу, которую назвали Эта-мезон и которая завершила мезонный октет.
Когда подошла очередь резонансных частиц со спином 3/2, Гелл-Манн предположил, что они должны составлять супермультиплет не из восьми, а из десяти частиц. И все они должны были обладать спином больше единицы.
Десять штук частиц не могли располагаться шестиугольником. В выбранных координатах они ложились в «пирамидку» — многоэтажный треугольник. В первом этаже устроились четыре дельтагиперона, во втором — три резонансных сигма-гиперона, в третьем — два кси-гиперона, а в четвертом?.. Четвертого этажа не было. Хотя по правилам следовало ждать, что там должен «сидеть» один массивный гиперон с отрицательным электрическим зарядом и, естественно, нулевым изотопическим спином. Ему даже имя дали «омега-минус-гиперон», массу подсчитали — 3300 электронных масс, время жизни вычислили… А найти не могли.
В 1964 году, когда экспериментаторы заканчивали просмотр стотысячной фотографии, снятой возле мощного ускорителя, они все-таки «углядели» следы распада именно такие, какие им уже начинали сниться по ночам. Недостающий гиперон был «изловлен»!
Что же, право, есть некоторые основания считать, что новая систематика получилась достаточно убедительной…