okun-fizika-elementarnykh-chastits (810758), страница 29
Текст из файла (страница 29)
Правда, ни одной сколько-нибудь красивой преонной теории пока не предложено. Но здесь решающее слово должно принадлежать не теоретикам, а экспериментаторам. Если опыты обнаружат преоны — составные элементы современных фундаментальных частиц, то я уверен, что недостатка в красивых схемах не будет. Я почти ничего не говорил о гравитоне. Я оставил его на конец своего доклада, поскольку в современной физике гравитон занимает исключительное место.
Это связано с тем, что гравитационное взаимодействие, согласно современным теоретическим представлениям, играет основную роль не только на самых больших масштабах, но и на самых малых. Именно для того, чтобы построить непротиворечивую теорию гравитационного взаимодействия при энергиях порядка и больше планковских, где оно становится сильным, теоретики обращаются к дополнительным пространственным измерениям и заменяют точечные частицы многомерными суперструнами, имеющими планковские размеры, Именно на основе попыток построения непротиворечивой теории суперструн возникли в последнее время надежды, что удастся угадать высшую группу симметрии, найти механизм ее нарушения и объяснить эмпирические закономерности, характеризующие массы частиц и углы смешивания в слабых токах.
Одна нз основных мыслей этого доклада заключается в том, что имеется множество фундаментально интересных экспериментов, которые можно выполнить на самых разных ускорителях. И все же больше всего нас интересуют явления, лежащие при все более высоких энергиях. К сожалению, чем больше энергии Е, тем меньше сечения интересных процессов ( Е ') и тем больше множественность фоновых процессов. Стратегической триадой физики высоких энергий являются ускорители, детекторы и компьютеры. Мы стремимся ко все более высоким энергиям, светимостям, точностям и темпам обработки данных, чтобы скрупулезно Рис. 1тУ проверять наши теории, решать их нерешенные проблемы и, что самое главное, искать явления, которые никакими теориями не предсказываются. Просто очень хочется знать, что лежит впереди.
Для успешного развития физики желательно в начале следующего столетия на три порядка величины увеличить темп ускорения и светимость проектируемых линейных электронных коллайдеров и темп набора н обработки данных на адронных коллайдерах. Готовя этот доклад, я случайно наткнулся в газете на шуточный рисунок В. Пескова (рис. 1Ч) *), который, как ь) Я благодарен В.
Пескову, который любеаио предоставил мне оригинал рисунка, получившего Золотую медаль на Международном конкурсе 19б9 г. в Любляне, 139 мне показалось, имеет какое-то отношение к докладу. После некоторого размышления я решил, что рисунок можно истолковать следующим образом. Паровоз — это символ физики высоких энергий. Что касается теоретиков, то их на рисунке не видно, но подразумевается, что их дело строить железную дорогу. Однако иногда некоторые из них используют свое и чужое время, а также рельсы, чтобы строить не рельсовый прть, а рельсовые стрелы, которые, по их мысли, должны указывать направление будущего прогресса. Этим самокритичным замечанием я закончу доклад.
В качестве домашнего задания вы можете поискать другие интерпретации. Желаю вам успеха. Благодарю вас. Примечание (осень 1987 г.) Весной 1987 г. международная коллаборация, работающая на детекторе АРГУС на накопительном е+е--кольце ДОРИС в ДЕЗИ, сообщила о наблюдении иншнсивных вакуумных переходов Ве+-+Ве (А(ЬгссМ О. е1 а(гУРпуз. 1.е11.— !987. — У.
192 В. — Р. 245). Пары ВеВе рождались при распаде у(4з) и в вакууме превращались в пары В В и В Ве. Отношение г — числа пар ВеВе+ В'В' к числу пар ВеВе — окааалось равным г=0,21+00208. Физический механизм вакуумных осцилляций В".=Ьоч-ьзо'=не очень похож на механизм переходов Вз=ьз+-ььз =В, обсуждавшийся нз с. 134 — !35. Приложение 1 О СИСТЕМАХ ФИЗИЧЕСКИХ ЕДИНИЦ Система единиц л, с = !. Электронвольт.
Сопоставление бн и бе. Кельвин. Бари. СИ. Степени десяти. Ампер. Кулон, Вольт. Фарад. Ом. Вебер. Тесла. СИ как стандарт. О достоинствах и недостатках СИ. Литература. Разумно выбранные единицы при описании некоторого круга явлений представляют собой могучий инструмент науки. Используя адекватные единицы, легко провести размерный анализ явления, оценить по порядку величины его характерный масштаб, выявить его связь с другими, на первый взгляд далекими явлениями. Вместе с тем человеку со стороны непривычные единицы мешают читать и понимать специальную литературу.
В помощь такому стороннему читателю написано это приложение. В основном оно посвящено системе единиц Ь, с=1 и сопоставлению ее с Международной системой единиц (СИ). Система единиц Й, с=! широко используется в физике элементарных частиц. Удобство этой системы связано с тем, что физика элементарных частиц имеет дело с квантовыми релятивистскими явлениями, и поэтому в качестве единицы действия естественно выбрать квант действия ть, а в качестве единицы скорости — скорость света с. Далее, естественно принять, что действие и скорость безразмерны и положить ть и с равными единице.
(По существу, скорость света принимают равной единице, когда в астрономии измеряют расстояния в световых годах; надо только опустить прилагательное «световой».) При этом скорость о, действие В и угловой момент а' становятся безразмерными величинами: И=[Я=[а)=1. Размерности пространственных координат г и временной координаты ! одинаковы: [г)=[г). Одинаковы размерности энергии Е, импульса р и массы пт: [Е)=[р)=[т). Более того, если учесть квантовомеханическую связь между энергией Е и частотой ан Е=Тьеу — или между импульсом р и длиной волны частицы Х: р=2пЬI)., то очевидно, что Нетрудно показать также, что в единицах /1, с=-1 [А! = [А«1 = [т], а [Е] = [Н] = [т«1. Здесь А — векторный потенциал, А, — электрический потенциал, Е и Н вЂ” напряженности электрического и магнитного полей соответственно. Лагранжиан .У имеет размерность [т«].
Все бозонные поля, подобно фотонному полю, имеют размерность [ср]=[т], а все фермионные— размерность [«р]=[т»/»1. Проще всего в этом убедиться, взглянув на соответствующие массовые члены в лагранжиане: т«р+«р и пир«р. Таким образом, все физические величины, имеющие ненулевую размерность в единицах й, с=!, можно измерять в единицах энергии или массы. В системе гс, с=1 электрический заряд *) е — безразмерная величина: еэ/«се=а, где а.— так называемая постоянная тонкой структуры (это название возникло в атомной физике, где а определяет масштаб так называемого тонкого расщепления атомных уровней); с« '= =137,03604(11) **). Также безразмерными величинами являются цветовой и слабый заряды, квадраты которых обозначаются а, и а соответственно. Что касается фермиев. ской константы четырехфермионного слабого взаимодействия 6„, то это величина размерная: [6н]=[т '1. Ту же размерность имеет и ньютоновская константа гравитационного взаимодействия 6,ч.
Электронвольт (эВ). Как известно, в СИ единицей энергии является джоуль: 1 Дж=1 кг м'сек '**"). В системе СГС единицей энергии является эргг 1 эрг=1 г см'сек '=10 " Лж. ') В этом приложении мы используем величину единичного заряда е, которая нормирована таким образом, что ез/лс =- ««. Отвечающая именно такой нормировке величина заряда электрона приводится обычно в таблицах физических' величин. В остальном тексте книги единичный электрический заряд с нормирован иначе: еэ/4плс = и.
Именно эта последняя нормировка широко принята в книгах и статьях по квантовой электродинамике и квантовой теории поля. В первом случае кулоновскнй потенциал между двумя электронами имеет вид ез/г, во втором ез/4пг. "') Здесь и в дальнейшем тексте этого приложения число з скобках указывает неопределенность в одно стандартное отклонение в последних значащих цифрах основного числа; 137,03604(! 1) = 137,03604 З- 0,00011. «*«) Согласно стандарту СИ, секунда сокращенно обозначается с. Мы здесь и ниже используем сокращение «сек», чтобы пе возникало путаники со скоростью света с. 143 В качестве единицы энергии в физике элементарных частиц используются электронвольт и производные этой величины: 1 кэВ (10' эВ), 1 МэВ (1О' эВ), 1 ГэВ (10' эВ) и ! ТэВ (1О" эВ).
Особенно широко в специальной литературе и в нашей книге используется единица 1 ГэВ. 1 э — это энергия, которую приобретает электрон, проходя разность потенциалов в 1 В. Заряд электрона е равен 1,6021892(46).10 '" Кл; следовательно, в одном кулоне содержится 6,241459(93) ° 10" электронов, 1 Дж = 1 Кл В = 6,241459(93) 10" эВ = 6,24 10' ГэВ, 1 ГэВ = 1,6021892(46). 10-'о Дж =1,7826759(52) 10 " г с', где с †скорос света: с=2,99792458(1,2) 10" см сек ', Ьс=1,9?32858(51) 1О " ГэВ см, Ь=6,582173(17).10 " ГэВ сек =- =1,0545887(57) 10 " эрг сек.
В единицах Й, с=-1 1 ГэВ 1,6.10 " Дж 1,8.10 '4 г, 1 ГэВ ' ж 0,7 10 " сек ж 2.10 " см. Сопоставление б,т и б„. Очень поучительно сопоставить величины бл, и 6-. В системе СГС и СИ От ж 6,7 10 ' см' г ' сек '=6,7.10 " м' кг ' сек '„ Ол = 1,4 10 " эрг см'=1,4 10 " Дж.м'. При поверхностном взгляде на эти числа может возникнуть впечатление, что О,„много больше, чем Ог. Если, однако, перейти к естественным единицам, то сразу же станет ясно, что дело обстоит как раз наоборот: б, 6,7 10 "Ьс'. ГэВ О, 1 2,10-ь!!зсз 1эВ-з Мы видим, что в единицах Ь, с=! гравитационная постоянная Оя на 33 порядка меньше слабой. Это вполне согласуется с хорошо известным фактом: в лабораторных условиях гравитационное взаимодействие мало по сравнению со слабым.
!43 1О 10-а 10 10 1О-е 10-та 10 1О-та 10т дека да 10а гекто г !Оа кило к 10' мега М 1Ое гига Г !О" тера Т 10" пега П 10та акса Э дени д санти с милли м микро мк нано н пико п фемго ф атто а Ампер (А) определяется в СИ как единица силы неизменяющегося тока, который, проходя по двум параллельным проводникам бесконечной длины, расположенным в вакууме на расстоянии 1 м друг от друга, вызывает между ними силу,' равную 2 10 ' Н на каждый 1 м длины. Если записать закон Ампера в виде Р = 2Р!/нас(, Кельвин (К). Поскольку абсолютная температура Т характеризует среднюю энергию ансамбля частиц, то температуру тоже 'естественно измерять в электронвольтах.
При этом вместо йТ надо писать Т. Константа Больцмана й — это просто пересчетный множитель от градусов Кель- вина (К) к энергетическим единицам: йж! эЦ/11604 К. Если припять А=1, то 1 эВ-11604 К: * В единицах Ь, с=1, й=! константа Стефана — Больцмана а — -пЧ60. Бари (б). Для измерения сечений в ядерной физике и физике элементарных частиц используются единицы бари (1 б=10 "см'), миллибарн (! мб=10 '" см'), микробарн (1 мкб=10 " см'), нанобарн (1 нб=10 " ем*), пикобарн (1 пб=10 " см'), фемтобарн (1 фб=10 " см') и аттобарн (! аб=10 " см').
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
