Научный взгляд на устройство вселенной
жүктеу/скачать 8,11 Mb. Pdf көрінісі
|
knocking on
| спонтанным нарушением
симметрии, связанной со слабым взаимодействием, а это нарушение симметрии связано с определенным масштабом. Спонтанное нарушение симметрии возникает в тех случаях, когда симметрия присутствует в законах природы — как в теории фундаментальных взаимодействий, — но нарушается в реальном состоянии системы. Как мы уже говорили, симметрии должны существовать по причинам, связанным с высокоэнергетическим поведением частиц в этой теории. Тогда единственное решение заключается в том, что симметрии существуют, однако спонтанно нарушаются, чтобы слабый калибровочный бозон мог обладать массой, но избегать при этом «неправильного» поведения при вы- соких энергиях. Механизм Хиггса основан на представлении о том, что симме- трия на самом деле — это часть теории. Законы природы предпо- лагают симметрию. Но реальное состояние окружающего мира игнорирует ее. Вообразите себе карандаш, который сначала стоит торчком (симметрично), а потом падает, выбирая тем самым одно определенное направление. Пока карандаш стоял, все направле- ния для него были одинаковы, но при его падении симметрия на- рушается. Таким образом, лежащий карандаш спонтанно нару- шает симметрию, которая для стоящего карандаша соблюдалась. Точно так же механизм Хиггса спонтанно нарушает симме- трию слабого взаимодействия. Это означает, что законы физи- ки предусматривают симметрию, но для вакуума, насыщенного зарядом слабого взаимодействия, симметрия нарушается. Поле Хиггса, пронизывающее Вселенную несимметричным образом, нарушает симметрию слабого взаимодействия, которая без него соблюдалась бы, и позволяет элементарным частицам обзаводить- ся массой. Помещая в вакуум некий заряд, механизм Хиггса наруша- ет симметрию, связанную со слабым взаимодействием, при- чем делает это на определенном масштабе. Этот масштаб за- дается распределением слабых зарядов в вакууме. На высоких энергиях или на маленьких расстояниях частицы не встречают БОЗОН ХИГГСА 351 никаких слабых зарядов и потому ведут себя как безмассовые. Это означает, что на маленьких расстояниях (или на высоких энергиях, что эквивалентно) симметрия, судя по всему, соблю- дается. Однако на больших расстояниях слабый заряд действует в некоторых отношениях как сила трения и замедляет частицы. Похоже, что поле Хиггса придает частицам массу только на низ- ких энергиях, то есть на относительно больших расстояниях. Именно это нам и нужно. Опасные взаимодействия, которые не имели бы смысла для массивных частиц, применимы толь- ко на высоких энергиях. На низких энергиях частицы могут — и должны, как показывают эксперименты — обладать массой. Механизм Хиггса, спонтанно нарушающий симметрию слабого взаимодействия, — единственный известный нам способ обеспе- чить такое положение вещей. Хотя мы до сих пор не видели частиц, ответственных за меха- низм Хиггса, который, в свою очередь, отвечает за массы элемен- тарных частиц, у нас имеются экспериментальные свидетельства того, что механизм Хиггса в природе существует. Его действие мы много раз наблюдали в совершенно ином контексте: а именно в сверхпроводящих материалах. Сверхпроводимость возникает тогда, когда электроны образуют пары и эти пары пронизывают весь материал. Так называемый конденсат в сверхпроводниках со- стоит из электронных пар, играющих ту же роль, что и поле Хиггса в приведенном выше примере. Но в сверхпроводнике конденсат переносит не слабый заряд, а электрический. То есть конденсат как бы придает массу фото- ну, который передает электромагнитное взаимодействие внутри сверхпроводника. Масса жүктеу/скачать 8,11 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|