Еще ответы (1120839), страница 14
Текст из файла (страница 14)
Однако точность таких проверок не слишком высока –обычно на уровне 102 103.Было обнаружено, что из полулептонных распадов истиннонейтрального каонаK L0 е е ,K L0 е епервый несколько более вероятен. Используя для обозначениявероятности букву w, результат эксперимента можно записатьследующим образом:w( K L0 e e ) w( K L0o e e ) 3 10 3.0 0 w( K L e e ) w( K L e e )Можно показать, что во всех этих распадах K L0 нарушается CPинвариантность. Действительно, конечные состояния этих распадовпереходят друг в друга под действием операции СРСР е е е е .Поэтому в случае строгой СР-симметрии (инвариантности)интенсивности сравниваемых полулептонных распадов были быодинаковыми.Обнаружение нарушения CP-инвариантности было очень важнойновостью. Дело в том, что существует CPT-теорема. Еёдоказательство нетривиально.
Смысл CPT-теоремы можно свести кследующему утверждению: наш мир и мир, полученный из нашегопутём зарядового сопряжения, пространственной инверсии иобращения времени, идентичны. Иными словами, наш мир и мир,являющийся его зеркальным отражением с заменой всех частиц наантичастицы и движением всех объектов в обратном направлении,идентичны. CPT-теорема может быть сформулированаи несколько иначе: произведение трёх операций C , P и T (порядок операций неважен) коммутирует с любым мыслимым гамильтонианом, т.е. [C P T , H ] 0.Нарушение CP-инвариантности и СРТ-теорема приводят к дилемме.Либо нет T-инвариантности (она должна нарушаться, еслисправедлива CPT-теорема), либо CPT-теорема не верна. Всеизвестные факты свидетельствуют в пользу справедливости СРТтеоремы.
СРТ-инвариантность следует из общих принциповквантовой теории поля. Её нарушение потребовало бы радикальноизменить такие основы этой теории, как принцип причинности исвязь спина с квантовой статистикой. Простейшие тесты СРТинвариантности – равенство масс и времён жизни частиц иантичастиц.Нарушение CP-инвариантности (при справедливости СРТ-теоремы)убедительно, хотя и косвенно, доказывает нарушение Tинвариантности в распадах нейтральных каонов. Причина этогонарушения неясна.В 1998 г.
нарушение Т-симметрии в процессах с нейтральнымикаонами было установлено непосредственно. В 20012004 гг.нарушение CP-инвариантности обнаружено и в процессах с участиемВ 0 - и В 0 -мезонов.Вопрос 29В электрослабой модели (ЭСМ) объединены электромагнитные ислабые взаимодействия. Их константы сильно различаются, однакоимеют тенденцию к сближению при росте энергии. Дело обстоит также, как и при объединении электрических и магнитных силМаксвеллом более века назад. Сила,действующая на заряженную e частицу (сила Лоренца) имеет вид: F eE v B.( vcПри малых скоростях частицы<< c) магнитная сила много меньшеэлектрической.
При v c они одного порядка. То же можно сказать иоб электрослабом объединении. Электромагнитные и слабые силыобъединяются при энергиях 100 ГэВ.Интенсивности(вероятности)различныхвзаимодействийхарактеризуются безразмерными константами . При энергиях 100МэВ эти константы таковы2638 s 1, e 10 , w 10 , G 10 .В случае безмассового переносчика взаимодействий (глюон, фотон,гравитон) константы i связаны с соответствующими зарядами g ig i2i ,cсоотношением(i s, e, G), причём g e e.В случае массивных переносчиков ( W , Z) на вероятностьвзаимодействия существенно влияет и масса переносчика. Чембольше его масса, тем в узле сильнее нарушается закон сохраненияэнергии, тем «более виртуальным» становится переносчиквзаимодействия, и тем менее вероятен процесс.Введённое ранее значение константы слабого взаимодействия wучитывало влияние на вероятность слабого процесса как собственновеличины слабого заряда g w , так и массы переносчиков mW и mZ .Поскольку в дальнейшем нас будут интересовать процессы присверхвысоких энергиях, когда массой переносчиков можнопренебречь ( mW 0), то естественно сравнивать константы i g i2 c ,не учитывая массы переносчиков.
В этой связи необходимопереопределить константу слабого взаимодействия в соответствии сформулой w g w2 c .Переопределение константы слабого взаимодействия можносделать, используя вид пропагатора. Пропагатор переносчика имеетвидпропагатор 1mi2 c 2 q, где2q 2 q02 q 2 квадрат 4-импульсавиртуальной частицы ( q0 E ).cПропагатор входит множителем в амплитуду Аi двухузловойдиаграммы, как и константа взаимодействия i , и с учётом этогоамплитуда может быть записана в следующем виде:с21 i 2 4 2 2 , где i g i2 c .Аi i пропагатор i i 2 22тi c q cmi c qЕсли бы переносчик взаимодействия был реальнойчастицей, то для него выполнялосьбырелятивистское соотношение E 2 ( p 2 c 2 ) m 2 c 4 , изнаменатель в пропагаторе обращался бы в нуль.Однако переносчик – частица виртуальная и для неёупомянутоерелятивистское соотношение не выполняется (2 222 4E ( p c ) m c ).
Чем сильнее нарушается это релятивистскоесоотношение (чем «виртуальнее» частица-переносчик), темниже вероятность процесса.Когда квадрат 4-импульса, переносимого W-бозоном, q 2 мал посравнению с mW2 c 2 , пропагатор W-бозона перестаёт зависеть отпереносимого им импульса11 2 2.2 22mW c qmW cПоэтому влияние массы промежуточного бозона (W и Z) навероятность слабых процессов особенно велико при энергиях меньшеmW c 2 100 МэВ.Рассмотрим для определённости ситуацию при q 2 c 2 (1 ГэВ)2 (т р с 2 ) 2 , где т р масса протона. Так как mW т р , то для амплитудыдвухузловой диаграммы слабого процесса имеемАwwmW c q222 wc 2 m2 W 1m 2 c 4 m2 ppw mW mp21m p c2.Для двухузловой диаграммы электромагнитного процесса при том жеквадрате переданного импульсаАe2 2e 2e c 2 eqq c1( m p c) 2.Видно, что при рассматриваемых энергиях ( 1 ГэВ) за счёт массыпромежуточного бозона константа слабого взаимодействияэффективно уменьшается на множитель порядка mW mp2по сравнению сконстантой электромагнитного взаимодействия, осуществляемогообменом безмассовым фотоном.w2 w 2 gw mW mp1c m 2 W mp Отсюда следует, что «освобождённая от влияния массы переносчика»константа слабого взаимодействия может быть оценена при низкихэнергиях как w m w W mp2 106 104 102.Более точное значение этой константы при энергии 1 ГэВ следующее:1w .
Таким образом, w e , т.е. «слабость» слабого28взаимодействия по сравнению с электромагнитным – следствиебольшой массы промежуточных бозонов.________________________________________________________________________________________Константы взаимодействий i , строго говоря, не являютсяконстантами, а зависят от энергии.Понижение s с ростом энергии – следствие антиэкранировки«сильного» (цветового) заряда,приводящей к асимптотическойсвободе. Антиэкранировка такжеимеет место и для слабого зарядаи понижает w c ростом энергии.Для e из-за экранировки имеетместо рост с энергией.
Наиболеерезко меняется с энергиейконстанта сильноговзаимодействия. Величины,обратные константамвзаимодействия, т.е. 1/ i , согласно теории зависят от энергиилогарифмически и соответствующие предсказываемые теориейграфики приведены на рис.Из рисунка видно, что константы различных взаимодействий, сильноразличающиеся при низких энергиях, с ростом энергии сближаются ипри энергиях 10151016 ГэВ сходятся к GU 1 .40На этом основана надежда создать теорию, объединяющую сильное,электромагнитное и слабое взаимодействия. Концепцииобъединения этих трёх взаимодействий называют Великимобъединением. Электрослабая модель (ЭСМ), объединившаяэлектромагнитное и слабое взаимодействие, лишь часть программыВеликого объединения.Существуют различные версии ТВО. Простейшая версия принадлежитДжорджи и Глэшоу.
Её называют минимальной SU(5)-моделью.Фундаментальные фермионы этой модели это уже известные 6кварков и 6 лептонов. Что касается фундаментальных бозонов, то кчетырём уже известным (W, Z, , глюон) добавляются два новых –переносчики сил Великого объединения бозоны X и Y, имеющие, каки остальные, спин 1, но дробные электрические заряды(соответственно 4 e и 1 e).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
