Электрослабое взаимодействие

Материал из свободной русской энциклопедии «Традиция»
Перейти к: навигация, поиск
Icons-mini-icon 2main.png Основная статья: Электромагнетизм
Стандартная модель Физики элементарных частиц
CERN LHC Tunnel1.jpg
Большой адронный коллайдер Туннель ЦЕРН


В физике элементарных частиц[1], электрослабое взаимодействе является единым описанием [2] двух из четырех известных фундаментальных взаимодействий [3] природы:

Хотя эти две силы появляются очень разные в повседневных низких энергиях, теории моделей представляют к два различных аспекта одной и той же силы. С унификацией энергии en:Electroweak_scale, порядка энергий выше энергии объединения (порядка 100 ГэВ en:Electronvolt) они соединяются в единое электрослабое взаимодействие. Таким образом, если Вселенная достаточно жарко (будет превышать температуры порядка 1015 K (°C = K − 273,15) (см. СИ (система единиц)), и температура будет превышаться до момента большого взрыва, то при энергиях выше энергии объединения (100 ГэВ) они соединятся в единое электрослабое взаимодействие.

За вклад в объединение слабого и электромагнитного взаимодействия между элементарными частицами, Абдус Салам, Sheldon Glashow и Стивен Вайнберг были удостоены Нобелевской премии по физике в 1979 году.[1][2] Существование электрослабых взаимодействий было экспериментально установлено в два этапа; первый —открытие нейтральных токов в рассеянии нейтрино на Gargamelle сотрудничестве в 1973 году, а второй — в 1983 году UA1 и UA2 сотрудничестве, который предусматривал открытие W-и Z — калибровочных бозонов в Протон-антипротонных столкновениях при преобразованном супер-Протонном Синхротроне. В 1999 году, Герард 'т Хоофт и Мартинус Вельтман были удостоены Нобелевской премии за показ, что в электрослабой теории это перенормируемо.

Теория электрослабого взаимодействия[править]

Теория электрослабого взаимодействия представляет собой созданную в конце 60-х годов 20-го века С. Вайнбергом, Ш. Глэшоу, А. Саламом единую (объединённую) теорию слабого и электромагнитного взаимодействий кварков и лептонов, осуществляемых посредством обмена четырьмя частицами — безмассовыми фотонами (электромагнитное взаимодействие) и тяжёлыми промежуточными векторными бозонами (слабое взаимодействие). Причём фотон и Z-бозон являются суперпозицией других двух частиц — B0 и W0:

\(\gamma = B^0 \cdot \cos\theta_W + W^0 \cdot \sin\theta_W\)

\(Z^0 = -B^0 \cdot \sin\theta_W + W^0 \cdot \cos\theta_W\),

где \(\theta_W\) — электрослабый угол (угол Вайнберга)

Таким образом, в этой теории постулируется, что электромагнитное и слабое взаимодействия — это различные проявления одной силы.

Математически объединение осуществляется при помощи калибровочной группы SU(2) × U(1). Соответствующие калибровочные бозоны — фотон (электромагнитное взаимодействие) и W- и Z-бозоны (слабое взаимодействие). В Стандартной модели калибровочные бозоны слабого взаимодействия получают массу из-за спонтанного нарушения электрослабой симметрии от \(SU(2)\times SU(1)_Y\) к \(SU(1)_{em}\), вызванного механизмом Хиггса (см. также Хиггсовский бозон). Нижние индексы используются, чтобы показать, что существуют различные варианты \(SU(1)\); генератор \(SU(1)_{em}\) дается выражением \(Q = Y/2 + I_3\), где Y — генератор \(SU(1)_Y\) (названный гиперзаряд), а \(I_3\) — один из генераторов \(SU(2)\) (компонент изоспина). Различие между электромагнетизмом и слабым взаимодействием появляется вследствие (нетривиальной) линейной комбинации Y и \(I_3\), которая исчезает для бозона Хиггса (это собственное состояние как Y, так и \(I_3\)): \(SU(1)_{em}\) определяется как группа, генерируемая именно этой линейной комбинацией, и не подвергается спонтанному нарушению симметрии, поскольку не взаимодействует с бозоном Хиггса.

История[править]

За вклад в объединение слабого и электромагнитного взаимодействий элементарных частиц Шелдону Глэшоу, Стивену Вайнбергу и Абдусу Саламу была присуждена Нобелевская премия по физике за 1979 г. Существование электрослабых взаимодействий было экспериментально установлено в две стадии: сначала были открыты нейтральные токи в совместном эксперименте Гаргамелла по рассеиванию нейтрино в 1973 г., а затем совместные эксперименты UA1 и UA2 в 1983 г. доказали существование W и Z калибровочных бозонов при помощи протон-антипротонных столкновений на ускорителе SPS (Super Proton Synchrotron, протонный суперсинхротрон).

Литература[править]

См. также[править]

Примечания[править]