ДОКЛАДНІШЕ ПРО ОБ'ЄДНАННЯ ВЗАЄМОДІЙ

2. ДОКЛАДНІШЕ ПРО ОБ'ЄДНАННЯ ВЗАЄМОДІЙ

Однієї з важливих особливостей фізики елементарних часток на початковому етапі було розходження між різними типами взаємодій. Виявилося, що існує всього чотири типи фундаментальних взаємодій: сильне, електромагнітне, слабке й гравітаційне.

Інтенсивність різних взаємодій при енергіях порядку декількох Мев характеризується наступними константами:

константа сильної взаємодії б_s ~ 1,

константа електромагнітної взаємодії б_e ~ 10^-2,

константа слабкої взаємодії б_w ~ 10^-6,

константа гравітаційної взаємодії б ~ 10^-38.

В основі ідеї об'єднання різних взаємодій лежить залежність констант, слабкої електромагнітної й сильної взаємодій від відстані. З мал.1,3 видно як з'являється така залежність. На мал. 1 показаний механізм екранировки електричного заряду(*)електрона. Причина екранировки полягає в наступному: електрон може випускати віртуальні фотони, які у свою чергу можуть перетворюватися в електрон - позитронні пари e ⁺ e ^- , пари м^{+ м-}м^-, пари мезонів р^{+ р-}р^-, K⁺K^- і т.д. У результаті взаємодії негативно зарядженого електрона з віртуально, що утворяться парами, часток відбувається їхня поляризація (поляризація вакууму). Притягання між протилежно зарядженими частками приводить до екранировки негативного заряду вихідного електрона позитивно зарядженими e⁺, м⁺, р⁺-мезонами, що розташовуються переважно ближче до електрона. Тому, при наближенні пробного заряду до електрона, він буде почувати розподіл поля віртуальних часток. Таким чином величина обмірюваного заряду буде залежати від відстані між пробною часткою й електроном. Це називається у квантовій електродинаміці екранировкою електричного заряду. Теоретичні розрахунки показують, що зі зменшенням відстані величина спостережуваного заряду росте, що й приводить до збільшення константи електромагнітної взаємодії.

Мал.1. Механізм екранировки електричного заряду

Мал. 2. Екранировка електричного заряду

Аналогічну ситуацію можна чекати й у квантовій хромодинамиці (КХД). Колірний заряд кварка буде екрануватися. При екранировці колірного заряду кварка в хромодинамиці навколо кольорового кварка утвориться поле віртуальних глюонов і кварк - антикваркових пар (мал. 3). Однак у квантової хромодинамиці в розподілі колірного поля є істотні відмінності. Таким чином глюони мають колірний заряд, вони взаємодіють не тільки із кварками, але й з один одним, що істотно міняє розподіл колірного заряду навколо кварка. Кольоровий кварк виявляється оточений переважно зарядами того ж кольору. Тому, наприклад, при наближенні пробного колірного заряду до червоного кварка він проникає усередину хмари червоного кольору й, отже, величина обмірюваного червоного заряду зменшується - спостерігається ефект антиекранировки. Т.ч. при зменшенні відстані між кольоровими кварками величина взаємодії зменшується. Це явище називається асимптотическої волею кварків в адроні на малих відстанях. Аналогічна ситуація має місце й для константи слабкої взаємодії, що також залежить від відстані.

Малість константи слабкої взаємодії при низьких енергіях обумовлена тим, що слабкі взаємодії відбуваються в результаті обміну частками, що мають більшу масу (m_W ~ 80 ГеВ, m_Z ~ 90 ГеВ). При енергії порядку 100 ГеВ константа слабкої взаємодії зростає до б_w ~ 1/30.

Гіпотеза про те, що слабка взаємодія також обумовлена обміном деякою зарядженою часткою бути висунута Юкавой ще в тридцятих роках. Завершення ця ідея одержала в рамках єдиної теорії, що зв'язує електромагнітні й слабкі взаємодії, розвитий у роботах С. Вайнберга, А. Салама й Ш. Глешоу.

У цій теорії, що зветься "стандартна модель", передвіщається існування важких заряджених бозонів W⁺ і й нейтрального бозона Z⁰ зі спином 1, обмін якими й спричиняється слабку взаємодію. У теорії виникає також безмасове векторне поле, що ототожнюється з електромагнітним полем.За аналогією із сильною взаємодією члени одного сімейства, породжувані або - бозоном поєднуються в слабкі дублети

і

зі слабким ізоспином T = 1/2, яким приписуються значення T₃ = +1/2 (н_e,u) і T₃ = -1/2 (e,d). В антиферміонів проекції слабкого ізоспина мають протилежні знаки.

Слабкі взаємодії зі зміною заряду (заряджені струми) описуються станами

й

Вони відбуваються з випущенням або поглинанням або -бозонів. Слабкі процеси за участю Z 0-^бозона були названі процесами з нейтральними слабкими струмами. У такий спосіб у моделі Вайнберга - Салама , , Z 0-^бозони й -квант є квантами єдиного електрослабкого поля. Стандартна модель, що поєднує електромагнітне й слабке взаємодії, пророкує зв'язок між константами електромагнітної й слабкої взаємодій і співвідношення між масами заряджених і нейтральних бозонів

,

де и - кут Вайнберга. Витягнута з експериментів величина sin²и= 0.23.

Виявлення в 1973 р. слабких нейтральних струмів з'явилося яскравим підтвердженням правильності стандартної моделі, у якій були передвіщені значення мас проміжних бозонів –m(Z⁰) ~ 90 ГеВ ; m(W⁺, ) ~ 80 ГеВ

У стандартній моделі лептони й кварки групуються в дублети - покоління.

Похожие работы

Взаємодія соціальних інститутів суспільства у формуванні здорового способу життя дітей та підлітків

Скачать

664560

27

18

... ів є актуальною, оскільки на її основі реально можна розробити формувальні, розвивальні та оздоровчі структурні компоненти технологічних моделей у цілісній системі взаємодії соціальних інститутів суспільства у формуванні здорового способу життя дітей та підлітків. На основі інформації, яка отримана в результаті діагностики, реалізується ме­тодика розробки ефективних критеріїв оцінки інноваційних ...

Наукові основи підвищення ефективності гальмування поліпшенням умов взаємодії коліс з гальмівними колодками і рейками

Скачать

88361

0

2

... колеса з рейкою, а також роботу сил тертя в контактній зоні. ВИСНОВКИ У дисертації вирішено актуальну науково-технічну проблему підвищення ефективності гальмування рейкового рухомого складу поліпшенням умов взаємодії коліс із гальмівними колодками і рейками шляхом розвитку теорії та знайдення науково обґрунтованих технічних рішень, що забезпечують підвищення ефективності роботи гальмівних і ...

Політологія

Скачать

763160

11

9

... іонери. Залежно від стилю керівництва й політичної системи, в якій функціонує лідер, відрізняють: диктаторський тип, демократичний тип, автократичний тип, плутократичний тип. В сучасній політології використовується типологія М. Дж. Херманн, де за основу виступає імідж, “образ”, візуальна привабливість лідера: прапороносець, який має особистий погляд на реальність, майбутнє; чітко викладає цілі, ...

Держава і ринок: філософія взаємодії

Скачать

823470

10

9

... ї моделі економіки і способів її побудови; на визначенні пріоритетних цінностей та економічного порядку, який повинен забезпечувати реалізацію цієї моделі. Тому розроблення філософії взаємодії держави і ринку передбачає дослідження багатогранності цього процесу, урахування впливу інституційного середовища на конкретну модель економіки. Без визначення цілей, цінностей у суспільстві неможливо ...