Канстанта ўзаемадзеяння

З пляцоўкі Вікіпедыя.
Перайсці да: рух, знайсці

Канстанта ўзаемадзеяння або канстанта сувязі - параметр ў квантавай тэорыі поля, які вызначае сілу (інтэнсіўнасць) ўзаемадзеяння часціц або палёў. Канстанта ўзаемадзеяння звязана з вяршынямі на дыяграме Фейнмана.

Канстанта калібравальнага ўзаемадзеяння[правіць | правіць зыходнік]

У калібровачнай тэорыі параметр сувязі g ўводзіцца як каэфіцыент ў аднаго з членаў шчыльнасці лагранжыяну:

\frac{1}{{4g^2}}\,G_{\mu\nu}G^{\mu\nu},

дзе G_{\mu\nu} - тэнзар калібравальнага поля.

Безразмерная канстанта сувязі вызначаецца так:

 \alpha = \frac{g^2}{4\pi\hbar c}.

Электрамагнітнае ўзаемадзеянне[правіць | правіць зыходнік]

Электрамагнітная канстанта ўзаемадзеяння \alpha вызначае значэнне вяршыні працэсу выпускання віртуальнага фатона:

e^-\rarr e^-+\gamma.

Гэтая велічыня вядомая як пастаянная тонкай структуры:

\alpha=\frac{e^2}{4\pi\varepsilon_0\hbar c}=7{,}2973525698(24)\cdot10^{-3}\approx\frac{1}{137}[1].

Моцнае ўзаемадзеянне[правіць | правіць зыходнік]

Канстанта ўзаемадзеяння ў квантавай хромадынаміцы \alpha_s вызначае значэнне вяршыні працэсу выпускання кваркам віртуальнага глюона:

q\rarr q+g.

Гэтая велічыня моцна залежыць ад энергіі часціц, якія ўзаемадзейнічаюць:

  • \alpha_s\approx1 — на вялікіх адлегласцях;
  • \alpha_s<1 — на малых адлегласцях.

На ядзернаму узроўні асноўным працэсам з'яўляецца выпусканне нуклонаў віртуальнага піёна:

N\rarr N+\pi.

На гэтым узроўні канстанта ўзаемадзеяння значна больш:

\frac{g_{\pi N}^2}{4\pi\hbar c}=14{,}6,

дзе g_{\pi N} — канстанта псеўдаскалярнага піён-нуклоннага ўзаемадзеяння.

Слабае ўзаемадзеянне[правіць | правіць зыходнік]

Канстанта слабага ўзаемадзеяння G_F (пастаянная Фермі) вызначае значэнне вяршыні працэсу распаду мюона:

\mu^-\rarr \nu_\mu+W^-\rarr\nu_\mu + e^-+\tilde{\nu}_e.

Для аднастайнасці з іншымі канстантамі сувязі пададзім пастаянную Фермі у беспамернам выглядзе:

\alpha_W=\left(G_F\frac{m_p^2 c}{\hbar^3}\right)^2=1{,}04\cdot10^{-10} [2]

Гравітацыйнае ўзаемадзеянне[правіць | правіць зыходнік]

Інтэнсіўнасць гравітацыйнага ўзаемадзеяння вызначаецца гравітацыйнай пастаяннай Ньютана G. Для аднастайнасці з іншымі канстантамі сувязі пададзім яе у беспамернам выглядзе:

G\frac{m_p^2}{\hbar c}=0{,}53\cdot10^{-38}[2]

Бягучая канстанта сувязі[правіць | правіць зыходнік]

Пры павелічэнні імпульсаў (хвалевых лікаў k) часціц, якія ўзаемадзейнічаюць, значэнне канстанты сувязі мяняецца. Гэтае змяненне характарызуецца бэта-функцыяй \beta(g):

\beta(g) = \epsilon\,\frac{\partial g}{\partial \epsilon} = \frac{\partial g}{\partial \ln \epsilon},

дзе \epsilon \, — энергетычны маштаб працэсу.

Паводле сучасных уяўленняў ўсё канстанты сувязі ў планкаўскай мяжы сыходзяцца да агульнай мяжы (Вялікае аб'яднанне), у Стандартнай мадэлі канстанты перасякаюцца парамі пры наступных энергіях:

  • \alpha_e = \alpha_w при 0,1 ТэВ;
  • \alpha_e = \alpha_w = \alpha_s при 1013 ТэВ;
  • \alpha_e = \alpha_w = \alpha_s = \alpha_g при 1016 ТэВ.

У тэорыях, якiя ўцягваюць суперсіметрыю, скрыжаванне адбываецца ў адной кропцы адразу для некалькіх канстант, што робіць ідэі суперсіметрыі асабліва прывабнымі[3].

Зноскі

  1. http://physics.nist.gov/cgi-bin/cuu/Value?alph CODATA Value: fine-structure constant
  2. 2,0 2,1 Тут для параўнання канстант сувязі выкарыстоўваецца маса пратона, так як гэтая часціца можа ўдзельнічаць ва ўсіх фундаментальных ўзаемадзеяннях.
  3. Что интересного происходит в науке: LHC на "Элементах"

Літаратура[правіць | правіць зыходнік]

  • Р. Маршак, Э. Судершан Введение в физику элементарных частиц, 1962
  • Капитонов Введение в физику ядра и частиц, 2002