Научный взгляд на устройство вселенной
жүктеу/скачать 8,11 Mb. Pdf көрінісі
|
knocking on
| Электромагнитное
взаимодействие Сильное взаимодействие Слабое взаимодействие Фотон Заряженные «слабые» бозоны Нейтральный «слабый» бозон W – W + g Глюоны Калибровочные бозоны — переносчики взаимодействий Лептоны Кварки 1 2 3 e электрон мюон тау-частица d нижний s странный b красивый u верхний c очарованный истинный t верхние нижние нейтральные заряженные электронное нейтрино мюонное нейтрино тау- нейтрино РИС . 23. Элементы Стандартной модели элементарных частиц, описывающей самые фундаментальные из известных элементов вещества и их взаимодействия. Кварки верхнего и нижнего ряда участвуют в сильном, слабом и электромагнитном взаимодействи- ях. Заряженные лептоны участвуют в слабом и электромагнитном взаимодействиях, тогда как нейтрино участвуют только в слабом взаимодействии. Глюоны, слабые калибровочные бозоны и фотоны передают эти взаимодействия. Бозон Хиггса по состоянию на 2010 г. еще только предстояло обнаружить Однако отношение гравитационного взаимодействия к дру- гим типам взаимодействий — не единственный серьезный вопрос, на который у нас до сих пор нет ответа. Еще один важный пробел в наших знаниях — причем такой, что БАК, по идее, может его заполнить — это вопрос о том, откуда берутся массы фундамен- тальных частиц. Вероятно, на первый взгляд такой вопрос кажется странным (если только вы не читали моей первой книги): ведь мы обыч- но представляем себе массу как некую данность, изначальное и неотъемлемое свойство частицы. В определенном смысле это правда. Масса — это одно из свойств, определяющих тип частицы 156 МАСШТАБИРОВАНИЕ ВЕЩЕСТВА (вместе с зарядом и типами взаимодействий). Любая частица не- сет ненулевую энергию, но масса — это изначально присущее ча- стице свойство, которое может принимать разные значения, в том числе и нулевое. Одна из главных заслуг Эйнштейна заключается в выводе о том, что масса частицы говорит, сколько энергии имеет эта частица в состоянии покоя. Но частицы не всегда имеют неис- чезающую массу, а те, что имеют нулевую массу покоя, как фотон, никогда в покое не находятся. Однако ненулевые массы элементарных частиц, присущие им изначально, — громадная загадка. Ненулевую массу имеют не только кварки и лептоны, но и «слабые» калибровочные бо- зоны — частицы, передающие слабое взаимодействие. Экспери- ментаторы сумели измерить эти массы, но согласно простейшим законам физики их просто не должно быть. Предсказания Стан- дартной модели «работают», если мы просто примем эти массы как данность. Но мы не знаем, откуда они берутся. Ясно, что про- стейшие законы здесь неприменимы и что в данном случае дей- ствуют другие, более сложные правила. Специалисты по физике элементарных частиц считают, что не- исчезающие массы возникают только потому, что в самом начале истории нашей Вселенной произошло что-то серьезное и имел ме- сто процесс, получивший название механизма Хиггса в честь шот- ландского физика Питера Хиггса, который одним из первых пока- зал, как могли возникнуть эти массы. Аналогичные мысли, правда, высказали тогда по крайней мере шесть авторов, так что иногда можно услышать и о механизме Энглерта — Браута — Хиггса — Гуральника — Хагена — Киббла; я буду в дальнейшем придержи- ваться варианта с одним именем*. Идея (как бы мы ее ни называли) заключается в том, что имел место фазовый переход (похожий, воз- * В 1997 г. Европейское физическое общество признало вклад Роберта Браута, Франсуа Энглерта и Питера Хиггса, а в 2004 г. им была присуждена премия Вольфа по физике. В 2010 г. Франсуа Энглерт, Роберт Браут, Питер Хиггс, Джеральд Гураль- ник, К. Р. Хаген и Том Киббл получили от Американского физического общества пре- мию Сакураи в области теоретической физики частиц. Я буду далее ссылаться только на Хиггса, так как меня интересует физический механизм, а не личности. Конечно, если бозон Хиггса будет открыт, Нобелевскую премию получат не более чем три человека, и вопросы приоритета будут весьма сложными. — жүктеу/скачать 8,11 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|