Калібровачны базон

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.

Стандартная мадэль элементарных часціц, з калібровачнымі базонамі ў чацвёртым слупку ў чырвоных рамках

Калібровачныя базоны ў рамках Стандартнай мадэлі правіць

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

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

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

Тэорыі вялікага аб'яднання правіць

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

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

Зноскі правіць

  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.{{cite book}}: Папярэджанні CS1: розныя назвы: authors list (спасылка)
  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(недаступная спасылка). CERN. Архівавана з першакрыніцы 5 ліпеня 2012. Праверана 4 July 2012.

Спасылкі правіць