ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Современная единая теория элементарных частиц из "Труды по теоретической физике и воспоминания Том1 " В дальнейшем мы ограничимся рассмотрением наиболее разработанной теории, объединяющей слабое и электромагнитное взаимодействия элементарных частиц (см., например, обзоры [29]). Оба эти взаимодействия обнаруживают замечательную универсальность применительно к широкому кругу процессов с участием самых различных частиц. Универсальность электромагнитного взаимодействия связана с наличием единого его переносчика — фотона, который взаимодействует с заряженными частицами, обладая единой константой связи. Аналогичную функцию может выполнять и переносчик слабого взаимодействия — промежуточный векторный бозон или Ж-мезон. Он имеет много общего с фотоном, отличаясь от него в следующих отношениях. Слабое взаимодействие, в отличие от электромагнитного, имеет конечный радиус действия. [c.188] Подчеркнем, что речь идет не о чисто механическом, а о теоретико-групповом объединении, которое позволило бы обосновать структуру мультиплета, выявить форму взаимодействий входящих в него частиц и т. д. ). Для обычных спектроскопических мультиплетов такую информацию дает подход, основанный на группе вращения. Применение теоретико-групповых методов предполагает, что имеется хотя бы приближенная инвариантность относительно преобразования группы, т. е. хотя бы приближенное вырождение мультиплета (совпадение масс входящих в него частиц). Но у перечисленных выше групп частиц нет ничего похожего — в них входят и массивные и безмассовые (нейтрино, фотон) частицы. Соответственно, здесь мы сталкиваемся с первой причиной, по которой наличие масс у элементарных частиц служит препятствием на пути создания их единой теории. [c.189] Худшая асимптотика функции Г рина при р —) оо во втором случае и служит источником неперенормируемых расходимостей слабого взаимодействия. Не устранив эту трудность, мы не можем рассчитывать поднять слабое взаимодействие до уровня электромагнитного, где такой трудности нет, и тем самым получить работоспособную единую теорию. [c.189] Поэтому надежда на успех в создании такой теории имела бы основания только при условии, что массы частиц будут отсутствовать в исходных динамических уравнениях. Это позволило бы беспрепятственно объединить частицы в мультинлеты с использованием групповых принципов и осуществить программу перенормировки. Однако в окончательных выражениях, которые сопоставляются с опытом, массы частиц, конечно, должны появиться вновь. Все изложенное выше подсказывает, что для выполнения такой программы нужно использовать идею о спонтанном нарушении симметрии — взять исходные динамические уравнения в безмассовой форме, а появление масс частиц в окончательных выражениях связать с механизмами БКШ и Хиггса. [c.189] Первые варианты такой единой теории слабого и электромагнитного взаимодействий были предложены Вайнбергом и Саламом [31]. Существенный их элемент состоял в использовании модели Хиггса, в рамках которой и происходило спонтанное нарушение симметрии (см. п. 9). Отсылая за подробностями к обзорам [29], мы приведем ниже очень схематическое и не содержащее многих важных деталей выражение для соответствующего лагранжиана, которое предназначено для иллюстрации не столько самого объединения частиц, сколько спонтанного появления их масс. Такая модель. [c.189] В лагранжиане (19) и векторное, и лентонное поля имеют равные нулю массы. Эти массы становятся отличными от нуля в результате спонтанного нарушения симметрии — бозе-конденсации скалярного поля. Масса векторного поля равна, как и в модели Хиггса, величине / е Ф , где Ф = (р), и возникает за счет механизма Хиггса. Сравнивая же (20 ) и (1), мы приходим к равной Ф массе лентона. Ее появление можно связать с механизмом БКШ, хотя в данном случае она определяется средним значением не того же лептонного поля (точнее говоря, величины фф] см. пп. 7, 8), а скалярного поля, которое динамически связано с лентонным полем. [c.190] Как и модель Хиггса, единая теория частиц со спонтанным нарушением симметрии имеет тесную и далеко идущую аналогию с теорией сверхпроводимости. Следствия этой аналогии будут обсуждаться в последующих пунктах статьи. Отметим, что аналогия со сверхпроводимостью была бы полной, если бы скалярное поле не вводилось искусственным образом, а возникало само собой как поле куперовских пар лептонов. Попытки в этом направлении уже делались, но осуществить такую программу, избавляющую нас от лишнего , не обнаруженного в природе поля, оказывается совсем не легко. [c.190] Вернуться к основной статье