M.A. Shifman

School of Physics and Astronomy, University of Minnesota, Minneapolis, MN

55455, USA
 William I. Fine Theoretical Physics Institute, University of Minnesota,

Minneapolis, MN 55455, USA

            Пингвинный механизм, или пингвинная диаграмма, представляет собой класс диаграмм Фейнмана, имеющих огромное значение для понимания слабых распадов с изменением аромата. В то время как в оригинальной работе [1] рассматривались только распады частиц, содержащих странный кварк, сама идея была затем обобщена на широкий класс других приложений, например, на процессы с нарушением CP-чётности в распадах B мезонов, электрослабые пингвинные диаграммы и многие другие. (Сам термин “пингвинная диаграмма” был предложен Джоном Эллисом несколько позднее - см. ниже). Первые приложения данного механизма были опубликованы авторами в работе [2]. В B-физике “пингвины” чувствительны к новой физике, особенно это касается редких распадов, в которых пингвинные диаграммы доминируют. Такие распады были непосредственно измерены в 1991 и 1994 годах коллаборацией CLEO.

Пингвинный механизм в физике высоких энергий был обнаружен [1] в 1974 году. Это было самое начало эры квантовой хромодинамики (КХД). В 1973 году мы занялись изучением взаимного влияния сильных и слабых взаимодействий. Наиболее загадочным в распадах странных частиц казалось необъяснимое усиление амплитуд с ∆I = 1/2 в распадах каонов и барионов по сравнению с амплитудами с ∆I = 3/2. Загадка, известная как “правило ∆I = 1/2”, обсуждалась Дж. Швингером ещё в 1964 году. Появление КХД породило новые надежды на объяснение данного явления. Публикация [4] Гайар и Ли, дошедшая до ИТЭФ в виде препринта, послужила для нас стимулом. В частности, авторы заметили, что обмены  глюонами по- разному действуют в амплитудах с ∆I = 1/2 и с ∆I = 3/2: в первом случае они имеют тенденцию усиливать эффект, а во втором - ослаблять [5]. Тем не менее, одной этой тенденции было недостаточно для объяснения эффекта. Когда мы обнаружили пингвинные диаграммы и осознали, что их появление возможно лишь в части амплитуды распада странного кварка с ∆I = 1/2, мы поняли, что находимся на правильном пути. Специфические киральные свойства присущие только пингвинам привели в конечном итоге к успешному завершению вывода правила ∆I = 1/2 (см. обзор [3]). Летом 1974 года этот результат был доложен на международной конференции.

За четыре десятилетия, прошедших с момента появления пингвинных диаграмм, их развитие в приложении к различным процессам с изменением аромата было просто поразительным.  Публикуя свою работу в “Письмах в ЖЭТФ” мы, конечно же, не могли этого предположить.  В то время недавно открытые (SVZ) диаграммы ещё не выглядели похожими на пингвинов. Форму, напоминающую пингвина, им придал Джон Эллис.

Диаграмма SVZ в “пингвинном” исполнении Джона Эллиса

Вот как выглядит история Джона, путешествующая теперь с одного вебсайта на другой (впервые она опубликована в [6]): “Мэри К. [Гайар], Димитрий [Нанопулос] и я впервые заинтересовались тем, что теперь называется пингвинными диаграммами, в процессе изучения нарушения CP инвариантности в стандартной модели в 1976. Название пингвин появилось в 1977 году следующим образом. Весной 1977 года Майк Чановиц, Мэри К. и я опубликовали статью, в которой из теории великого объединения предсказали массу b кварка до того, как он был найден. Сразу же после его обнаружения несколькими неделями позднее Мэри К., Димитрий, Серж Руда и я немедленно принялись за работу над его феноменологией. В то лето аспиранткой в ЦЕРН была Мелисса Франклин -- в настоящее время профессор Гарварда, экспериментатор. Как-то вечером она, Серж и я зашли в паб, и мы с ней стали играть в дротики. Мы договорились, что в случае проигрыша я должен буду в своей следующей статье использовать слово пингвин. Вообще говоря, она покинула игру ещё до её окончания, и за неё доигрывал Серж, который у меня выиграл. Тем не менее, я чувствовал себя обязанным выполнить условие пари.  В течение некоторого времени мне было неясно, каким образом можно включить слово пингвин в статью про b кварк, которую мы в тот момент писали. Затем однажды вечером, возвращаясь домой после работы в ЦЕРН, я заглянул к друзьям, жившим в Мейране, у которых я покурил какую-то травку. Позднее, когда я уже вернулся домой и продолжил работу над статьёй, меня внезапно осенило, что на пингвинов похожи известные диаграммы. Так мы ввели это имя в нашу работу, а остальное, как говорится, история.”

Литература

[1]  A.I. Vainshtein, V.I. Zakharov, M.A. Shifman, Pisma ZhETF 22, 123 (1975) [JETP Lett. 22, 55  (1975)].

[2] M. A. Shifman, A. I. Vainshtein and V. I. Zakharov, Nucl. Phys. B120  316 (1977) Non-leptonic decays of K-mesons and hyperons. ZhETF 72  1275  (1977) [JETP 45  670 (1977)].

[3] A. I. Vainshtein, Int. J. Mod. Phys. A 14, 4705 (1999) [hep-ph/9906263].

[4] M.K. Gaillard and B. Lee, Phys. Rev. Lett. 33, 108 (1974).

[5] Mary K. Gaillard, A Singularly Unfeminine Professions, (World Scientific, Singapore, 2015), p. 59.

[6] M. Shifman, ITEP Lectures in Particle Physics, (World Scientific, Singapore, 1999), Vol. 1, p. x [hep-ph/9510397].