mukhin-fizika-elementarnykh-chastits (810757), страница 74
Текст из файла (страница 74)
е,е.11РЬуз. 1.егг. Бег. В. 1983, г7с1. 122. Р. 476 — 485. вв Апйвеи С., Аиавыу А., Аиьегв В. е.е.ОРЬув. 1.еи. Бег. В. 1983. 3Го1. 126. Р. 398 — 410. 3 130. Понятие о единой теория слабых и злектромагншпных азаимодейгямнй 369 Через несколько месяцев группа ЦА-2 сообщила о наблюдении еще восьми случаев распада Уо-бозона. Экспериментальное значение массы Яо-бозона т'".'"=(93+2) ГэВ.
(130.15) Оба полученных значения массы промежуточных боз онов практически совпадают с теоретическими предсказаниями (130.б) ". В заключение приведем перечень свойств промежуточных векторных бозонов, которые вытекают из теории и частично доказаны экспериментально. И'*- и Уо-бозоиы имеют спин, равный единице, и должны быть продольно поляризованы.
Это весьма короткоживущие частицы (но не адроны), время жизни которых определяется полной шириной распада Гтеер 2,5 ГэВ, Г,я,я<7 ГэВ. (130.16) Если принять Г=2,5 ГэВ, то для времени жизни промежуточных векторных бозонов получается значение тжй/Г=2,7 10 зз с.
(130.17) Заметим, что оно больше времени т„в,=й/лг=0,7 10 'ос, (130.18) которое необходимо промежуточному бозоиу для выполнения функций кванта слабого взаимодействия, т. е. для преодоления расстояния, равного радиусу слабого взаимодействия: (130.19) Это значение Я„согласуется с данными квантовой электродинамики, вытекающими из точечности лептона.
Свойства Иг*- и Х~-бозонов очень скоро будут изучены во всех деталях. Залогом тому является подготовка к запуску новых ускорителей с еще большими возможностями. Так, например, уже в 80-е годы в США должен вступить в строй Тэватрон — рр:коллайдер на энергию 2 х 1000 ГэВ (Батавия) и линейный е и е -коллайдер ВЬС на энергию 2 х 50 ГэВ (Станфорд), а в ЦЕРНе — кольцевой е'е -коллайдер ЬЕР на энергию. 2 х 50 ГэВ (с последующим увеличением ее до 2х80ГэВ, а затем до 2х125ГэВ)". На 90-е годы в СССР ' В 1984 г. Ван дер Меер и Руббиа за предложение принципа стохастического охлаждения, использованного при создании и запуске рй-коллайдера, и открытие И'Я- и Хе-бетонов были награждены Нобелевской, премией по физике (см. Успехи фнз. наук 1985. т.
147. Вып. 2. С. 371 — 420). " В настоящее время (конец 1989 г.) все онн уие работают. 370 Глола ХХШ. Дололнительные еолросы физики слабых аэаииодейстеий (район Серпухова) планируется ввод в строй ускорительно- накопительного комплекса (УНК) на энергию протонов 2хЗТэВ и линейного е'е -коллайдера ВЛЭПП На энергию 2х500ГэВ (первая очередь) с последующим увеличением ее до 2 х!ТэВ. В США проектируется протонный суперколлайдер на энергию 2х20ТэВа. Возможно, что на подобных ускорителях удастся обнаружить и неуловимые пока скалярные бозоны Хиггса, которые в соответствии с теорией Вайнберга— Салама ответственны за появление масс у Вся- и Уо-бозонов. К сожалению, массы самих бозонов Хиггса теория не предсказывает.
Их значения могут находиться в интервале 10— 1000 ГэВ. б. ВЕЛИКОЕ ОБЪЕДИНЕНИЕ. РАСПАД ПРОТОНА Общая калибровочная природа всех трех взаимодействий, описание которых отличается только выбором группы симметрии (и некоторыми дополнительными идеями), позволяет надеяться на создание теории, обобщаюп1ей сильное, слабое и электромагнитное взаимодействия. Эта теория (ее назвали великим объединением) должна быть связана с более широкой группой симметрии, чем рассмотренные выше. В настоящее время имеется ряд указаний на то, что такой группой является группа 5(з'(5).
В эту группу на равных правах входят как кварки, так и лептоны, между которыми становятся возможными переходы. Другими словами, соответствующая теория приводит к возможности нарушения законов сохранения лептонного и барионного зарядов. В частности, для времени жизни протона теория дает оценку 10" — 10зз лет, которая не противоречит последней экспериментальной оценке т >3 1Озз лета*, $131. Краткое заключение к гл.
ХХШ В главе рассмотрены некоторые дополнительные вопросы фнзнкн слабых взаимодействий, ставшие актуальными в последнне годы: трудности универсальной теории слабого взанмодействня, открытие слабых нейтральных токов, понятнь о калибровочной симметрии н ее нарушении, единая теория злектрослабых взаимодействий, ' Сравнение различных процессов слабого взаимодействия (!3-распада, си р-захвата, распадов лептонов, пионов, странных н очарованных частиц, ' Скринский А.
Н.//Успехи фнз. наук. 1982. Т. 138. Вып. 1. С. 3 — 43. Лдо Ю. М.//Успеха фнз. наук. 1985. Т. 145. Вып. 1. С. 87 — 112. е* О распаде протона смл Вайнберг С.//Успехн физ. наук. 1982. Т. 137. Вып. 1. С. 15! — 172. э' 131. Краткое эаккючекке к гл. ХХП1 37! взаимодействия нейтрино с нуклонами и др.) показывает, что все они могут быть описаны при помощи (!'-А)-варианта теории слабого взаимодействия, который строится по аналогии с теорией !)-распада (см.
б !8). В первоначальном варианте универсальной теории кроме токов вива ек, и яр были добавлены еще два заряженных тока рч н Хр. Любой из е перечисленных токов содержит два слагаемых (полярный и аксиальный векторы), наличие которых обеспечивает возможность объяснения нарушения четности. Константа слабо~о взаимолействия 6 для всех токов принималась одинаковой (гипотеза сохранения слабого векторного тока).
На самом деле из опыта следует, что слабый векторный ток сохраняется лишь частично, т. е, что различные константы слабого взаимодействия несколько отличаются друг от друга. Учет этого обстоятельства был сделан Кабнббо, который связал все константы одним параметром, получившим впоследствии название угла Кабиббо (йсж)4*). Иэ универсальной теории (на стадии ее «перерастанияь в единую теорию электрослабых взаимодействий) следует, что наряду со слабыми заряженными токами должны существовать и слабые нейтральные (т. е.
не изменяющие электрического заряда) токи. Некоторые нейтральные гоки были действительно обнаружены, а относительно некоторых других было доказано, что они не встречаются в природе. Это обстоятельство потребовало нового усовершенствования теории, которая была симметризована по числу лептонов и кварков (за счет введения в нее четвертого с-кварка). Несмотря на все достижения универсальной четырехфермнонной теории она обладает принципиальным недостатком -отсутствием свойства перенормируемости.Перенормируемая теория слабых (и электромагнитных) взаимолействий была построена Саламом н Вайнбергом иа основе идеи о спонтанном нарушении калибровочной симметрии.
В этой теории естественным образом возникают четыре векторных бозона (И", И', Ео н у), ответственные эа слабые заряженные (И'' и И' ) и нейтральные (ло) токи и за электромагнитное взаимодействие (7). Массы И'к- и Ео-базенов должны быть порялка 80 — 90 ГэВ. Их значения выражаются через а,„н б,„и связаны между собой при помощи так называемого угла Вайнберга О, значение которого найдено из многих экспериментов: ып'0„, 0,23~0,02.
Теория Вайнберга — Салама подтверждается открытием многих эффектов, предсказанных в ней (с-кварк, нейтральные токи, одинаковое значение 0"" в различных экспериментах и др.). В !982 — !983 гг. на рр-коллайдере были о~крыты и И'е и ко-бозоны. Их массы и другие свойства полностью совпадают с предсказаниями теории. Однако окончательным подтверждением теории должно стать открытие очень тюкелых (возможно с массой порядка )000 ГэВ) скалярных хиггсовских боэонов. Успех теории, объсдиишошей электромагнитное и слабое взаимодействия, вдохновляет физиков на создание теории, которая включала бы еще и сильное взаимодействие (великое объединение). В настоящее время имеются основания считать, что такая ~сория будет построена.
(. ОСНОВНЫЕ ФОРМУЛЫ 1. Е= тзс4+рзсз= ищсзу=тсз+Т, Ее=лтс, где Š— полная Вз 1 энергия; Š— энергия покоя; т= — /Ез — рзсз — магсез с — скорость света; с зЕ шбс р= — =шту= — релятивистский импульс; В=с/с; т — скорость; с' у=; Т=лзс'~ — 1~ь щс'(7 — 1) — релатнвистская кинетическая ,гТ-в ' ~,/)-в* энергия. 2 ргсз' Т(2тсз+ 7') 3. г те/ /Г-()', где те †вре низин частицы в состоянии покоя; т — время лизни частицы, двииущейся со скоростью (). 4.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
