Объединение электромагнитных и слабых  взаимодействий

Теория Вейля не дала физически правильного описания гравитационных сил, и от нее отказались. Тем не менее принцип калибровочной инвариантности стал точкой опоры для современных теорий элементарных частиц. В 1954 г. Ч. Янг из Университета шт. Нью-Йорк в Стони-Брук и Р. Миллс из Университета шт. Огайо в Колумбусе разработали целый класс теорий, известных как неабелевы калибровочные теории. Эти теории представляют собой важное

обобщение теории электромагнетизма Максвелла, в котором главная роль принадлежит математической теории, описывающей группы симметрии. В теории групп изучаются такие операции, как вращения и зеркальные отражения объектов, при которых их внешний вид остается неизменным. Например, сфера не меняется при любых поворотах относительно ее центра. Группа, в которой отражено это свойство симметрии, называется группой SU.

Неабелевыми калибровочными теориями занимались многие теоретики. В 1967 г. Стивен Вайнберг, ныне работающий в Университете шт. Техас в Остине, Абдус Салам из Международного центра теоретической физики в Триесте и Джон Уорл, работающий теперь в Университете Маккуа- ри в Новом Южном Уэльсе (Австралия), применили некоторые важные результаты Питера Хиггса из Эдинбургского университета, Шелдона Ли Глэшоу из Гарвардского университета и других ученых, чтобы единым образом описать электромагнитные и слабые взаимодействия в рамках неабелевой калибровочной теории. Некоторые предсказания теории электро- слабых взаимодействий (так она теперь называется) были экспериментально подтверждены в начале 70-х годов, но наиболее эффектное доказательство ее справедливости было получено в 1983 г. в ЦЕРНе (Европейской организации ядерных исследований в Женеве). Там были открыты три частицы, векторные бозоны W+, W~ и Z°, массы которых точно соответствуют предсказаниям теории электрослабых взаимодействий.

Эти успехи подтолкнули физиков к созданию другой неабелевой теории, известной как квантовая хромодинамика. Эта теория описывает сильные ядерные взаимодействия. Согласно квантовой хромодинамике, протон и нейтрон состоят из более фундаментальных частиц — кварков. Сильные взаимодействия возникают из-за того, что кварки взаимодействуют с восьмью векторными бозонами, называемыми глюонами. По-видимому, квантовую хромодинамику также можно считать подтвержденной экспериментами.

Несмотря на то что квантовая хромодинамика и теория электрослабых взаимодействий заметно отличаются друг от друга, три фундаментальных взаимодействия, описываемые ими, могут быть далее объединены в рамках единой неабелевой калибровочной теории, которая включает обе предыдущие и основана на более широкой группе симметрии. Подобные теории называют теориями великого объединения. Их предсказания пока экспериментально не подтверждены, но основные идеи настолько привлекательны, что многие физики полагают, что один из вариантов теорий великого объединения когда-нибудь действительно окажется правильным, и мы получим единое описание сильных, слабых и электромагнитных взаимодействий.

 

0 Коментариев

Вы можете быть первым =)

Оставить коментарий