Калібровачны базон

З пляцоўкі Вікіпедыя
Перайсці да: рух, знайсці
Стандартная мадэль элементарных часціц, з калібровачнымі базонамі ў чацвёртым слупку ў чырвоных рамках

У фізіцы элементарных часціц калібровачныя базоны — гэта базоны, якія дзейнічаюць як пераносчыкі фундаментальных узаемадзеянняў прыроды[1][2]. Элементарныя часціцы, узаемадзеянні якіх апісваюцца калібровачнай тэорыяй, узаемадзейнічаюць адна з адной праз абмен калібровачнымі базонамі, звычайна як віртуальнымі часціцамі.

Калібровачныя базоны ў рамках Стандартнай мадэлі[правіць | правіць зыходнік]

У Стандартнай мадэлі існуе тры тыпы калібровачных базонаў: фатоны, W- і Z-базоны і глюоны. Кожны тып адпавядае аднаму з трох апісаных у рамках Стандартнай мадэлі ўзаемадзеянняў: фатоны — калібровачныя базоны электрамагнітнага ўзаемадзеяння, W- і Z-базоны пераносяць слабае ўзаемадзеянне, а глюоны пераносяць моцнае ўзаемадзеянне[3].

З-за канфайнмента ізаляваныя глюоны не ўзнікаюць пры нізкіх энергіях. Зрэшты, пры нізкіх энергіях магчыма назіранне масіўных глюболаў, існаванне якіх на 2010 год эксперыментальна не пацверджана.

Колькасць калібровачных базонаў[правіць | правіць зыходнік]

У квантавай калібровачнай тэорыі калібровачныя базоны з'яўляюцца квантамі калібровачных палёў. Такім чынам, калібровачных базонаў існуе столькі ж, колькі генератараў калібровачных палёў. У квантавай электрадынаміцы калібровачная група — U(1); у гэтым найпрасцейшым выпадку ўсяго адзін калібровачны базон. У квантавай хромадынаміцы больш складаная група SU(3) мае 8 генератараў, што адпавядае 8 глюонам. Два W-базоны і адзін Z-базон адпавядаюць, груба кажучы, тром генератарам SU(2) у тэорыі электраслабага ўзаемадзеяння.

Масіўныя калібровачныя базоны[правіць | правіць зыходнік]

Па тэхнічных прычынах, звязаных з калібровачнай інварыянтнасцю, калібровачныя базоны матэматычна апісваюцца ўраўненнямі поля для бязмасавых часціц. Такім чынам, на наіўным тэарэтычным узроўні ўспрымання ўсе калібровачныя базоны павінны быць бязмасавымі, а ўзаемадзеянні, якія яны апісваюць, павінны быць далёкадзейнымі. Канфлікт паміж гэтай ідэяй і эксперыментальным фактам, што слабае ўзаемадзеянне мае вельмі малы радыус дзеяння, патрабуе далейшага тэарэтычнага даследавання.

Па Стандартнай мадэлі W- і Z-базоны атрымліваюць масу праз механізм Хігса. У механізме Хігса чатыры калібровачныя базоны (SU(2)×U(1) сіметрыі) электраслабага ўзаемадзеяння злучаюцца ў поле Хігса. Гэта поле схільнае да спантаннага парушэння сіметрыі з-за формы яго патэнцыялу ўзаемадзеяння. У выніку, праз Сусвет праходзіць ненулявы кандэнсат поля Хігса. Гэты кандэнсат злучаецца з трыма калібровачнымі базонамі электраслабага ўзаемадзеяння (W± і Z), надаючы ім масу. Яшчэ адзін калібровачны базон застаецца бязмасавым (фатон). Гэтая тэорыя таксама прадказвае існаванне скалярнага базона Хігса, які назіраўся ў эксперыментах, аб якіх было паведамлена 4 ліпеня 2012 года[4].

За рамкамі Стандартнай мадэлі[правіць | правіць зыходнік]

Тэорыі вялікага аб'яднання[правіць | правіць зыходнік]

У тэорыях вялікага аб'яднання (ТВА) узнікаюць дадатковыя калібровачныя X- і Y-базоны. Яны кіруюць ўзаемадзеяннямі паміж кваркамі і лептонамі, парушаючы закон захавання барыённага ліку і выклікаючы распад пратона. Гэтыя базоны маюць велізарную па квантавых мерках масу (магчыма, нават большую, чым W- і Z-базоны) з-за парушэння сіметрыі. Да гэтага часу не атрымана ні аднаго эксперыментальнага пацвярджэння існавання гэтых базонаў (напрыклад, у серыі назіранняў за распадамі пратонаў на японскай устаноўцы SuperKamiokande).

Гравітоны[правіць | правіць зыходнік]

Чацвёртае фундаментальнае ўзаемадзеянне, гравітацыя, таксама можа пераносіцца базонам, які быў названы гравітонам. Пры адсутнасці як эксперыментальнай даследаванасці гэтага пытання, так і матэматычна паслядоўнай агульнапрызнанай тэорыі квантавай гравітацыі, не вядома, ці з'яўляецца гравітон калібровачным базонам ці не. Ролю калібровачнай інварыянтавасці у АТА адыгрывае падобная сіметрыя — інварыянтнасць дыфеамарфізма. (Гл. калібровачная тэорыя гравітацыі).

Гл. таксама[правіць | правіць зыходнік]

Зноскі[правіць | правіць зыходнік]

  1. Gribbin, John (2000). Q is for Quantum – An Encyclopedia of Particle Physics. Simon & Schuster. ISBN 0-684-85578-X. 
  2. Clark, John, E.O. (2004). The Essential Dictionary of Science. Barnes & Noble. ISBN 0-7607-4616-8. 
  3. Veltman, Martinus (2003). Facts and Mysteries in Elementary Particle Physics. World Scientific. ISBN 981-238-149-X. 
  4. CERN experiments observe particle consistent with long-sought Higgs boson. CERN. Праверана 4 ліпеня 2012.

Спасылкі[правіць | правіць зыходнік]