Квантовая физика. Водный курс - Гольдин Л.Л.
Скачать (прямая ссылка):
взаимодействие? Чтобы понять это, рассмотрим еще более простой пример -
электрический диполь. Он представляет собой незаряженное образование.
Поэтому на далеких расстояниях никакого электрического поля диполь не
создает. Однако на близких расстояниях (малых или не очень больших по
сравнению с размерами диполя) это поле существует и вполне заметно. Итак,
незаряженные электрические системы способны к "остаточному"
электрическому взаимодействию. Конечно, создаваемые ими электрические
поля падают с расстоянием существенно быстрее, чем по закону Кулона, а на
больших расстояниях вообще отсутствуют. Но на небольших расстояниях они
вполне заметны.,
Перейдем к взаимодействию нуклонов. Они представляют собой "бесцветные"
объекты. Это не значит, однако, что они не способны ни к какому сильному
взаимодействию. "Остаточное" сильное взаимодействие бесцветных нуклонов
намного слабее "нормального" сильного взаимодействия кварков, но оно
способно приводить к образованию ядер, подобно тому, как остаточное
электромагнитное взаимодействие атомов приводит к образованию молекул.
Такова, в грубых чертах, современная точка зрения на ядерные силы.
Приведем теперь две таблицы: таблицу фундаментальных частиц и таблицу
переносчиков взаимодействий.
В таблице встретились не упоминавшиеся ранее конституентные (или
блоковые) массы. Значения, которые были приведены ранее для масс кварков,
это массы "свободных" кварков, которые используются в "алгебре токов",
которую мы не рассматривали, а "конституентные" массы - это массы, с
которыми кварки "входят" в адроны.
В заключение скажем несколько слов о Хиггс-бозонах. Все, что мы
рассказывали до сих пор об элементарных частицах, лежит в рамках
Стандартной Теории. Эта теория является сейчас общепринятой. Однако,
кварки, глюоны и векторные бозоны в этой теории, как она излагалась до
сих пор, не должны обладать массами. Поэтому теория требует уточнения.
Сейчас предполагается, что массы придает частицам еще одно
взаимодействие, взаимодействие с хиггсовыми полями.
§86. Симметрии в физике 449
Таблица 12. Полная таблица фундаментальных частиц.
Свободная масса Конституентная масса Спин Заряд
и 9 МэВ 330 МэВ 1/2 +2/3
d ~ 5 МэВ ~ 330 МэВ 1/2 -1/3
S - 175 МэВ ~ 500 МэВ 1/2 +2/3
с - 1,27 ГэВ - 1,50 ГэВ 1/2 -1/3
Ъ 4,4 ГэВ ~ 5 ГэВ 1/2 +2/3
t - 175 ГэВ - 175 ГэВ 1/2 -1/3
е 0,511 МэВ 1/2 -1
V 105,6 МэВ 1/2 -1
т 1776,9 МэВ 1/2 -1
Ve <8 эВ 1/2 0
<0,25 МэВ 1/2 0
VT <35 МэВ 1/2 0
Таблица 13. Таблица переносчиков взаимодействий.
Взаимодействие Переносчик взаимодей- ствия Частицы, на которые
действуют силы взаимодействия Масса (ГэВ) Спин
Тяготение Гравитон Все частицы 0 2
Электромагнитное Фотон (7) Все электрически заряженные частицы 0
1
Сильное (КХД) 8 глюонов (д) Все цветные частицы 0 1
Слабое w+, w~, z° Кварки и сами бозоны 80-90 ГэВ 1
Квантами этого поля являются скалярные Хиггс-бозоны. По теоретическим
предсказаниям эта частица очень тяжела, однако не настолько, чтобы ее
наблюдение представлялось невозможным уже в ближайшее время. Если эта
частица действительно существует, ее масса должна быть меньше 8 масс ^°-
частицы, а по некоторым предположениям, даже меньше двух ее масс. Если в
этом диапазоне она не будет найдена, она просто не существует, и теория
будет требовать пересмотра. Поисками Хиггс-бозонов заняты сейчас лучшие
лаборатории мира.
450
Глава 16
§ 86. Симметрии в физике. Нарушение основных типов симметрии при слабом
взаимодействии
Исследование различных типов симметрии приобрело в последнее время важную
роль в физике. Различают следующие типы симметрии:
Р - симметрия или пространственная симметрия,
С - симметрия или зарядовая симметрия,
Т - симметрия или симметрия по отношению к преобразованию времени, и
некоторые другие типы симметрии, которые мы будем вводить по мере
необходимости.
Рассмотрим сначала Р-симметрию. Ее предмет - исследование законов и
явлений, которые действуют в мире, являющемся зеркальным отражением
нашего мира, и сравнение их с законами и явлениями в "нашем" мире.
Очевидно, что попавшие в "зазеркальном мире" в поле действия сил тела
(это те же тела, которые мы просто видим в зеркале), движутся по тем же
законам, что и в нашем мире. Мы видим, что заряженные тела притягиваются
и отталкиваются по закону Кулона. Под влиянием действующих на них сил
тела в зеркале приобретают ускорение, а не координату и не скорость. В
зеркале или без зеркала - законы классической физики одинаковы. Не
сказывается такой переход и на явлениях, происходящих под действием сил
сильного взаимодействия, в том числе - ядерных сил. Нуклоны по- прежнему
объединяются в ядра, а ядра и электроны - в атомы. До самого последнего
времени физики думали, что зеркальная симметрия - это просто всеобщий
закон природы. Однако, оказалось, что при слабом взаимодействии это не
так.
Прежде, чем заняться изучением вопроса о том, как проявляются Р-и другие
типы симметрии при слабом взаимодействии, посмотрим, как ведут себя при
