Cтраница 3
Согласно стандартной теории, возникновение массы у промежуточных бозонов происходит при спонтанном нарушении симметрии SU ( 2) X U ( i) до Щ1) эм. [31]
Этот рост останавливается при включении Я-бозона благодаря взаимной компенсации диаграмм а, б и в. Именно поэтому, если, масса Я-бозона очень велика, рассеяние промежуточных бозонов может превзойти свой унитарный предел до того, как в игру вступит диаграмма в, и мы будем иметь дело с сильным взаимодействием промежуточных бозонов. [32]
Итак, мягким образом нарушить сохранение электрического заряда не удается: этому препятствует практическая безмассовость фотона. В отличие от фотонов, промежуточные бозоны-очень тяжелые частицы, поэтому мягкое введение масс промежуточных бозонов вполне возможно. На пути к построению перенормируемой теории слабого взаимодействия нам осталось рассмотреть лишь спонтанное нарушение калибровочной неабелевой симметрии, при котором безмассовые неабелевы фотоны приобретут массу и превратятся в массивные промежуточные бозоны, не только нейтральные, но и заряженные. [33]
Для того чтобы избавиться от этого роста полностью, необходимо, чтобы с появлением у промежуточных бозонов массы, в лагранжиане появлялись дополнительные поля, вклад которых компенсировал обсуждаемые расходимости. Такое мягкое включение массы промежуточных бозонов возникает при спонтанном нарушении калибровочной симметрии, которое мы рассмотрим в следующей главе. В ней на ряде примеров мы увидим, что в механизме спонтанного нарушения калибровочной симметрии центральную роль играют скалярные поля. Ожидаемые физические свойства частиц, отвечающих этим полям, так называемых хиггсовых бозонов, будут обсуждены в гл. [34]
Весьма заманчиво поэтому свести четырехчастичное взаимодействие к трехчастич-ному, осуществляющемуся посредством новой частицы, получившей название промежуточного бозона W. На рисунке 23 изображены ( показанные ранее на рисунке 22 диаграммы распада мюона и нейтрона с участием промежуточного бозона - пунктирная линия. [35]
Нобелевская премия по физике 1979 г. была присуждена Глэшоу, Саламу и Вейнбергу за их работу по объединению электромагнитного и слабого взаимодействий посредством калибровочной теории. Часть этой теории, относящаяся к слабому взаимодействию, описывает взаимодействие между еще не наблюдавшимися калибровочными частицами, называемыми промежуточными бозонами, и известными частицами, в частности нейтрино. Хотя эта теория не так надежно обоснована, как электромагнетизм, она достигла значительных успехов в упорядочении экспериментальных данных. [36]
Этот член описывает как свободное движение скалярных полей, так и их взаимодействие с калибровочными полями А и Вц. При возникновении у поля ф вакуумного среднего, равного л / К 2 ( см. седьмое слагаемое лагранжиана), шестое слагаемое даст массы промежуточным бозонам аналогично тому, как это было описано в предыдущей главе. [37]
Этот рост останавливается при включении Я-бозона благодаря взаимной компенсации диаграмм а, б и в. Именно поэтому, если, масса Я-бозона очень велика, рассеяние промежуточных бозонов может превзойти свой унитарный предел до того, как в игру вступит диаграмма в, и мы будем иметь дело с сильным взаимодействием промежуточных бозонов. [38]
Истинно нейтральные частицы помещены посередине между частицами и античастицами. Изменение знака четности Р у антибариоиов не указано, равно как и изменение знаков С Ьу всех античастиц. Для лептонов и промежуточных бозонов внутренняя четность не является точным ( сохраняющимся) квантовым числом и потому не обозначена. Цифры в скобках в конце приводимых физических величин обозначают существующую ошибку в значении этих величин, относящуюся к последним из приведенных цифр. [39]
В гравитационных, электромагнитных и сильных взаимодействиях участвуют гравитон, фотон и пион; а в случае слабых взаимодействий их роль выполняет W-частица. Ее также называют промежуточным бозоном, поскольку она должна подчиняться статистическим правилам Бозе-Эйнштейна и обладать промежуточной скоростью распада. Но реально обнаружить эту частицу пока не удалось. [40]
Для того чтобы избавиться от этого роста полностью, необходимо, чтобы с появлением у промежуточных бозонов массы, в лагранжиане появлялись дополнительные поля, вклад которых компенсировал обсуждаемые расходимости. Такое мягкое включение массы промежуточных бозонов возникает при спонтанном нарушении калибровочной симметрии, которое мы рассмотрим в следующей главе. В ней на ряде примеров мы увидим, что в механизме спонтанного нарушения калибровочной симметрии центральную роль играют скалярные поля. Ожидаемые физические свойства частиц, отвечающих этим полям, так называемых хиггсовых бозонов, будут обсуждены в гл. [41]
Таким образом, нейтральный аксиальный ток и - и d - кварков является чистым изовектором. Он входит в один триплет с аксиальными заряженными токами, испускающими W - и № - - бозоны. Напомним, что она возникла от перемешивания изовекторных и изоскалярных промежуточных бозонов ( см. гл. [42]
Очень важную роль в физике элементарных частиц играют и слабые взаимодействия. Давно уже обсуждался вопрос о том, каков же механизм действия слабых сил. Высказывались предположения, что эти силы обусловлены обменом особыми квантами поля слабых взаимодействий, которые получили название промежуточных бозонов. В отличие от глюонов, промежуточные бозоны, как и фотоны, должны существовать в свободном состоянии. [43]
Набор глюонов, обеспечивающий перенос всех цветов между всеми кварками, по необходимости оказывается довольно обширным. Согласно предсказаниям теории их должно быть восемь. В то же время электромагнитные взаимодействия обусловлены обменом частицами одного сорта - фотонами, а слабые взаимодействия - обменом тремя сортами промежуточных бозонов: U. В отличие от фотонов, глюоны взаимодействуют друг с другом. Глюоны, как и кварки, в свободном состоянии не существуют. [44]
В конечном итоге составными элементами разных ее видов являются кварки шести ароматов ( и трех цветов) и лептоны также шести ароматов. Различные взаимодействия между этими фундаментальными частицами возникают за счет обмена специфическими материальными объектами - переносчиками взаимодействий: глюонами, фотонами, промежуточными бозонами и гравитонами. Все они также относятся к числу фундаментальных частиц. [45]