okun-fizika-elementarnykh-chastits (810758), страница 43

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 43)

В зависимости от своей энергии фотоны выступают в виде радиоволн, обычного света, рентгеновских лучей, жестких 203 у-квантов. Испускание и поглощение заряд«енными частицами фотонов лежит в основе всех электро)«агнитных процессов. Функционал — числовая функция на не отором линейном пространстве (на пространстве функцйй). Например, функционалом является площадь, ограничеНная замкнутой кривой заданной длины.

Функциональный интеграл — то же, что ~сонтинуальный интеграл, интеграл по путям — предел мн~)гократного ин,теграла при стремлении числа интегрирова(~ий к бесконечности. Хиггсовы бозоны — гипотетические бесспиновые частицы, играющие важную роль в стандартной модели электро- слабого взаимодействия и других теориях, где имеет место спонтанное нарушение симметрии. ЦЕРН (СЕКИ вЂ” Сопзе)1 Ецгорееп ропг 1а Кеспегспе Хцс!еа)ге) — Европейская организация ядерных исследований, расположена вблизи Женевы.

В настоящее время слово Сопзе!1 в названии заменено словом Огцап1за11оп, но сокращение СЕГ«1) сохранилось. СРТ-теорема (читается: «цэ-пэ-тэ») — фундаментальная теорема квантовой теории поля, согласно которой уравнения теории инвариантны относительно произведения трех преобразований: зарядового сопряжения С, пространственной инверсии Р и обращения времени Т. Если в природе происходит некоторый процесс, то точно так же в ней может происходить и СРТ-сопряженный процесс, в котором все частицы заменены античастицами, проекции спинов изменили знак, а начальные и конечные состояния процесса поменялись местами.

Из СРТ-теоремы следует, что массы и времена жизни частицы и античастицы равны, их магнитные моменты отличаются знаком, а взаимодействие с гравитационным полем одинаково. На опыте ни одного случая нарушения СРТ-инвариантиости не обнаружено. Открытие нарушения Р- и С-инвариантностей (1956 г,), так же как открытие нарушения СР-инвариантности (1964 г.), почти не затронуло теоретический аппарат физики, который включил в себя эти явления естественным образом. В отличие от этого, нарушение СРТ-инварнантности, если бы оно было обнаружено на опыте, потребовало бы радикально изменить такие основы квантовой теории поля, как принцип причинности (локальность лагранжиана) и связь спина со статистикой.

СРТ-теорема была сформулирована и доказана Г. Людерсом (1954 г.) и В. Паули (1955 г.). 204 Чармоний — совокупность мезонов, состоящих из очарованного кварка и очарованного антикварка (сс). Все эти мезоны (так называемые мезоны со скрытым очарованием) представляют собой различные энергетические уровни чармония. Уровни чармония, подобно уровням позитрония, характеризуются следующими квантовыми числами: /, Ь, 5, Р, С, п„ где / — полный угловой момент, /. — орбитальный угловой момент кварка и антикварка, 5 — их суммарный спин, Р— пространственная четность уровня, С вЂ” его зарядовая четность, и, — радиальное квантовое число. Как и в случае обычных атомов и позитрония, при /.= =О, 1, 2, 3,...

говорят об 5-, Р-, 0-, Р-, ... уровнях. Мезоны с 5=1 называют уровнями орточармония, с 5=0 — уровнями парачармония. Р-четность уровня определяется соотношением Р= =( — 1)'"'; С-четность — соотношением С=( — 1)с+э. Низшее состояние орточармония с /.=-0('5,) носит название ,//~р-мезон. Радиальные возбуждения этого состояния обозначаются ф',~р", ф'", ..., где число штрихов равно номеру радиального возбуждения. Низшее состояние парачармония с /.=0('5,) носит название т),-мезон. Ортосостояния с /,=1 и /=О, 1, 2 обозначаются 11„ Х„ 1(, соответственно.

Черная дыра — космический объект, гравитационное поле которого создано массой т, сосредоточенной в области, размер которой меньше гравитационного радиуса г . Для массы т гравитационный радиус гл определяется соотношением г,=26, т/с', где 6,„— постоянная Ньютона. В системе единиц /1, с=! имеем г = 26 ут = 2пппр' (тр — масса Планка), Легко проверить, например, что для Солнца, масса которого 2 10" г, г жЗ км. Ни свет, ни другие частицы не могут преодолеть сильное гравитационное притяжение и выйти за пределы сферы с радиусом г . Однако, несмотря на это, излучение черных дыр отлично от нуля. Как показал Хокинг, благодаря квантовым эффектам сфера радиуса г, излучает, как черное тело с температурой Т= =1/4пг .

Если учитывать лишь испускаемые фотоны, то изменение массы черной дыры со временем равно — ж — аТ 4пг Фт Ж ЯФ 205 где о=пЧ60 — константа Стефана — Больцмана. В результате йл — т~ ,й !5 2мяш~' Отсюда время жизни черной дыры равно что для черных дыр с т)1015 г превышает время жизни Вселенной. Коэффициенты в приведенных выше выражениях не следует воспринимать как точные, так как они не учитывают ряда эффектов.

Численные расчеты (Пейдж, 1976 г.) для черных дыр с т))10" г дают — — 2.10 ерш Ыт -4 4 — 2 а При этом 81О4 энергии уносят ч, и ~„(ч, в расчете не учитывались), 17 ~~ — фотоны и 2О4 — гравитоны. Четкость — квантовое число, характеризующее симметрию волновой функции частицы или системы частиц относительно некоторых дискретных преобразований.

В случае Р-четности (пространственной четности) речь идет о зеркальном отражении относительно трех взаимно перпендикулярных плоскостей, проходящих через начало координат. В случае С-четности (зарядовой четности) речь идет о зарядовом сопряжении — замене частиц соответствующими античастицами. СР-четность, или комбинированная четность, как назвал ее Ландау, является произведением Р- и С-четностей. В !966 — 1957 гг, было обнаружено, что слабые процессы не инварианты относительно зеркального отражения и зарядового сопряжения.

Эффекты нарушения Р- и С-инвариантности в слабых процессах велики, порядка единицы. В 1964 г. были обнаружены очень маленькие эффекты нарушения СР-инвариантности в распадах долгоживущих нейтральных К-мезонов. В основе несохранения Р-четности лежит то обстоятельство, что слабые токи представляют собой сумму вектора и аксиального вектора. При зеркальном отражении вектор меняет знак, а аксиальный вектор знака не меняет. Поразному преобразуются векторный и аксиальный токи и при С-сопряжении входящих в них частиц. Что же касается несохранения СР-четности, то источник его пока неясен.

Для бозонов Р-четность частицы и Р-четность соответствующей античастицы одинаковы, так что их произведе20б ние равно +1. Для фермионов это произведение равно — 1. Поэтому обычно принимают, что четиость дираковского фермиона равна +1, а антифермиона равна — 1. При включении в рассмотрение истинно нейтральных фермионов (например, майорановых нейтрино) приходится полагать Р- четность фермионов и антифермионов одинаковой и чисто мнимой: ~1. Эйнштейна — Подольского — Розена парадокс — так обычно называют мысленный эксперимент, рассмотренный в статье этих трех авторов, опубликованной в 1935 г., под названием «Можно ли считать квантовомеханическое описание физической реальности полным?м В этом мысленном опыте две подсистемы единой квантовой системы разлетаются на большие расстояния.

При этом, как бы далеко они ни разошлись, они остаются жестко скоррелированными. Каждая из подсистем не описывается самостоятельным вектором состояния («р-функцией), а описывается так называемой матрицей плотности. В результате измерение состояния одного объекта мгновенно «редуцирует» состояние второго объекта.

Система понятий и правил квантовой. механики внутренне непротиворечива и подтверждается многочисленными опытами. В рамках квантовой механики ничего парадоксального в мгновенной редукции нет. Однако некоторые физики считают, что мгновенная редукция противоречит интуитивным представлениям о причинности, и обсуждение парадокса Эйнштейна — Подольского — Розена не прекращается в литературе и по сей день. Возможно, что результатом этих обсуждений явится более глубокое понимание процесса измерения в квантовой механике.

Характеристики

Список файлов книги