1tom - 0166.htm
248
ш О
i
с;
ш
взаимодействия входят два В. т. ≈ заряженный и нейтральный, Заряженный В. т. меняет на единицу суммарный элсктрич. заряд частиц, между к-рыми он вызыва ет переходы (напр,, п-»-рт л+-*д°). Нейтральный В, т вызывает переходы, в к-рых суммарный элсктрич. заряд частиц не меняется (напр., v^ -^-v^ , р-»-пл + ). За-
ряженный F{I+) и нейтральный Т-7ц0> В, т. имеют вид:
I ≈
'=«2, s, b
I
; 2
со
О
≈
О * _- ∙> /^ I1'
2 sin- б^Л
, " М .
у ч
(.г),
> о \\
(2)
Здесь х ≈ {.с°, ^) ≈ пространственно-временная координата, Y^ ≈ Дирака матрицы, ц ≈ О, 1, 2, 3, л-1; (,г) и £(#) ≈ поля нейтрино и заряж. лентона (1-е, W, т), <3(я) ≈ ноле кварка {«? = и, с, /, d, s, Ь), 6^ ≈ Вайнберга угол, Uq>q~ 3x3 матрица Кобаяси≈ Маскава, характеризующая смешивание d, 5, 6 кварков в слабом взаимодействии, а
w v^w+2, v/ (*>Л м- (3)
эл.-магн. ток (е^ ≈ электрич. заряд кварка; черта над оператором поля означает диракоиекое сопряжение; см. Дирака поле). Первый член в (1) представляет собой яаряж. лептоннын В. т., второй ≈ заряж. кваркокый (адропный) В. т. Если учесть только накб. л╦гкие и-и </-кварки, то в этом случае заряж. адроннык В. т. приобретает вид:
бое и эл.-магн. взаимодействия ≈ электрослабое язаи-.содействие (ЭСВ) с локальной симметрией SU (2)@U ([) являются низкоэнергстич, «остатками» единого калибровочного взаимодействия с более широкой группой локальной симметрии Ст описываемого единой констая* той Gt0. Объединяющая симметрия G спонтанно нарушена на сверхмалых расстояниях, на много порядков .меньше тех, на к-рых происходит объединение эл.-магн. и слабого взаимодействия в рамках ЭСВ.
Наблюдаемые на опыте конста-пт-ы, взаимодействия (эффективные заряды) л КХД и в ЭСВ сильгго различаются при доступных энергиях <?*g^lQ2 ГзВ (к-рьгм отвечают расстояния ~10~16см). Однако эти константы зависят от расстояния, прич╦м так, что их различие исчезает по мере уменьшения расстояний. Т. к. это уменьшение логарифмическое, константы сравниваются на чрезвычайно ма-чых расстояниях ≈ порядка 10~28 см, для прямого исследования к-рых потребовалась бы энергия в системе центра масс частиц ~1014 ГэВ, что выходит далеко за рамки мыслимых энсргстич. возможностей ускорителей. Однако модели В. о. предсказывают новые качеств, аффекты, к-рые могут быть подвергнуты эксперим. проверке: распад протона с временем жизни протона, зависящим от конкретной модели и в
простейших схемах составляющим тр
1()
^
лет, ос-
(х) -=J(x)^~ (n-f-
cos G
c.
(4)
гг
T! и rz≈ иаули матрицы в простран-
стве ияотопич. спина, 6f; ≈ Кабиббо угол. Ток FJJ. да╦т вклад в матричные элементы таких слабых процессов,
в к-рых не меняется странность: п ≈ *- р + с~ -:-ve, Vjj, -|-n ≈ -* jn~ ≈ р и др. Если пренебречь малок разностью масс и- и d-к парков (что отвечает точной изотопической инвариантности сильного взаимодействия),
то р (х) является изотонич. дублетом, а заряж. ток Уд*"' преобразуется как «плюс-компонента» шютопич. вектора и, подобно эл.-магн. току, сохраняется. Соответ-
ственно формфакторы У^ связаны с зл.-магн. формфак-тОрйлш (СМ. Векторного тока сохранение), В выражения для вероятностей большинства слабых процессов .матричный элемент В. т. входит в сумме с матричным элементом аксиального тока. Однако в матричные элементы таких процессов, как л+ ≈ ^ л°-|-е+ -f - ve, /С+ ≈ ^л° ≈ е-Ь^е, да╦т вклад только заряж. адрошшй В. т. Изучение первого процесса позволило подтвердить
гипотезу сохранения векторного тока.
Лит.: Г. (; р и с т (.: и и Д ж., Элементарные частицы и их тони, пер. с англ., М,, 1!)70; Б и .:г о н ь к и и С. М., Лекции ио физике нейтринных и лептОи-иуклонных прпцеч^син, М., П!81. С. М. Ьиленъкий* ВЕЛИКОЕ ОБЪЕДИНЕНИЕ ≈ модели квантовой теории поля (КТП)Т в к-рых сильное, слабое и эл.-магн. взаимодействия описываются на основе единой калибровочной теории со спонтанно нарушенной симметрией (см. Спонтанное нарушение симметрии]. В основе В. о. лежит гипотеза о том, что сильное взаимодействие, описываемое квантовой хромодинамикой (КХД) и об.ча-
__. дающее локальной цветовой симметрией SU(3)C (см.
254 Внутренняя симметрия), а также объедин╦нное сла-
цилляции нейтрон- антинейтрон (г. е. превращение нейтрона в вакууме в антинейтрон и обратный ему процесс) и др. Модели В. о, дают естеств. объяснение явлению квантования электрич. заряда, к- рое проявляется в том. что заряды кварков кратны Vge, где е ≈ абс. величина заряда электрона, а заряды лаптопов равны либо ±«, либо нулю (для нейтрино). Предположение о том, что на сверхмалых расстояниях ЭСВ определяется единой константой, дозволяет фиксировать относит, величину входящих в теорию констант а2 и «! взаимодействии, описываемых соответственно симметрией SU (2J и U{i), и тем самым вычислить угол Вапнберга (см. ниже), к-рый в самой теории ЭСВ является параметром, определяемым экспериментально.
Модели В. о. приводят также к он ре дел. следствиям, важным для понимания динамики развития Вселенной в первые моменты времени непосредственно после «большого взрыва», когда сформировались наиб, фун-дам. характеристики наблюдаемой Вселенной. В частности, в рамках В. о. возможно объяснение наблюдаемого различия в кол-ве вещества и антивещества во Вселенной (см. Барионная асимметрия Вселенной.).
Вместе с тем в построении реалмстич, модели В. о, имеются трудности, связанные с описанием скалярных частиц ≈ т. н. Хиггса бозоиоа, наличие к-рых в теории обеспечивает (аа сч╦т Хиггса механизма) СЛОЕ-тайное нарушение симметрии и возникновение масс у пролежу точных векторных бозонов (псрсносчлкон Слабого взаимодействия), лептонов и кварков. В существующих моделях состав мультпилетов кварков, лептонов и скалярных частиц и спектр их масс не фиксируются симметрией, а вводятся в теорию феноменологически, Серьезные трудности нызыкает также объяснение различия на 12 порядков масштабов расстояний, на к-pus происходит нарушение едино]! симметрии £ и симметрии ЭСВ (т. н. проблема иерархии).
Рассмотрим более детально схемы В. о. Известные кварки и лептоны группируются в семейства, или поколения, фермионон:
(и, d, о-, vc), (с, s, ц-, YH), (*, Ь, т-, VT),
В пренебрежении смешиванием кварков в слабом вэаи-модглствии свойства фермионов относительно сильного и электрослабого взаимодействий повторяются от семейства к семейству. Не исключено, что список се< мойств фермионов следует продолжить, включая новые, неизвестные пока тяж╦лые кварки и лептоны.
Кварк каждого сорта (w, r/, st ...) существует в тр╦х
цветовых разновидностях (wtf,
д,
где а=Н, 2,
")
}
