|
|
Начало объединения - Физика и философия - Мигдал А.Б. - Философы и их философияПервый решительный шаг на пути к объединению всех сил природы был сделан сравнительно недавно, когда была создана теория электрослабого взаимодействия, описывающая все электродинамические явления и все явления радиоактивных превращений. Согласно теории электрослабого взаимодействия, существуют четыре поля, описывающие векторные безмассовые частицы. Слова “поле описывает частицы” означают, что частицы возникают как возбужденные состояния квантового поля. Кроме того, приходится ввести гипотетическое скалярное поле, которое называют полем Хиггса. Необходимо предположить, что поле Хиггса обладает необычными свойствами — оно выпадает в “конденсат”, то есть имеет постоянное слагаемое во всем пространстве. Возбужденные состояния поля Хиггса описывают массивные скалярные бозоны, пока не обнаруженные на опыте. Взаимодействие четырех векторных полей с конденсатом поля Хиггса нарушает первоначальную симметрию; оно делает три поля массивными, а четвертое оставляет безмассовым. Эти новые поля описывают заряженные (W) и нейтральные (Z) бозоны с массой, приблизительно равной 100 ГэВ. Четвертое безмассовое поле — электромагнитное — описывает фотоны. При энергиях много больших, чем 100 ГзВ, различие между полями делается несущественным и первоначальная симметрия восстанавливается. Теория предсказала существование и значение масс W- и Z-бозонов, которые были открыты в 1983 г. в ЦЕРНе (К. Руббиа и др.), и установила связь между постоянной, определяющей величину слабого взаимодействия, и зарядом электрона. Возникли неожиданные связи между разнородными явлениями. Однако, несмотря на успехи теории, ее можно будет считать законченной только после обнаружения поля Хиггса. Еще большее количество гипотетических полей приходится вводить при попытке создать теорию Великого объединения, которая дала бы единое объяснение электромагнитным, слабым и сильным взаимодействиям. Такая теория должна единым образом описывать кварки, глюоны, электроны, нейтрино, мюоны, фотоны и их взаимодействие, переводящее любую из этих частиц в другое возможное состояние. Но сначала о схеме сильного взаимодействия. Анализ масс и взаимодействий нуклонов и мезонов привел к заключению, что они представляют собой связанные системы: нуклоны состоят из трех кварков, а мезоны — из кварка и антикварка. Кварки и антикварки скреплены друг с другом за счет взаимодействия с глюонным полем. Глюоны (возбуждения глюонного поля) и кварки — виртуальные частицы; они не существуют в изолированном виде. Эти частицы непосредственно не наблюдаемы, но их присутствие внутри адронов (общее название для всех сильно-взаимодействующих частиц) с необходимостью следует из всей совокупности экспериментальных данных. Как мы уже говорили, требование наблюдаемости не следует понимать слишком буквально. Приходится ввести несколько типов (несколько “ароматов”) кварков, каждый из которых может быть в одном из трех возможных “цветовых” состояний. Кварк может виртуально испустить глюон, изменив свое цветовое состояние. В теории электрослабого взаимодействия электрон может превратиться в нейтрино, испустив W- бозон. В теории же Великого объединения должны быть еще процессы, переводящие, например, кварк в электрон или нейтрино с испусканием бозона, отличающегося от глюона, или Z-бозона. Такой -Х-бозон может, кроме того, превратить два кварка, входящие в состав протона, в позитрон и антикварк. В результате протон может превратиться в позитрон и нейтральный пион. Итак, согласно предсказаниям этой теории, протон — не строго стабильная частица, как это предполагалось прежде; время распада протона на позитрон и нейтральный пион или на нейтрино и положительный пион составляет в первоначальном варианте теории примерно 10'° лет. Попытки экспериментально обнаружить распад протона показали, что время распада больше, чем 10 лет. Поэтому пришлось отказаться от первоначального варианта теории и значительно увеличить число вводимых гипотетических полей. Другое предсказание теории — присутствие во Вселенной монополей (магнитных зарядов) — тоже пока не подтвердилось. Таким образом, теория далека от завершения. Категория: Библиотека » Философия Другие новости по теме: --- Код для вставки на сайт или в блог: Код для вставки в форум (BBCode): Прямая ссылка на эту публикацию:
|
|