Электрослабое взаимодействие

Данная статья была написана Владимиром Горунович для сайта «Викизнание».

Оглавление

• • 1 Электрослабое взаимодействие в квантовой теории

  • 2Полевая теория и электрослабое взаимодействие

1 Электрослабое взаимодействие в квантовой теории

В квантовой теории электрослабое взаимодействие (англ. Electroweak interaction) является общим описанием двух из четырёх предполагаемых фундаментальных взаимодействий: электромагнитного взаимодействия и постулированного квантовой теорией слабого взаимодействия.

В квантовой теории они представляются как два разных проявления одного взаимодействия. Предполагается, что при энергиях выше энергии объединения (порядка 10² ГэВ) они соединяются в единое электрослабое взаимодействие.

Теория электрослабого взаимодействия представляет собой созданную в конце 60-х годов 20-го века С. Вайнбергом, Ш. Глэшоу, А. Саламом единую (объединённую) теорию слабого и электромагнитного взаимодействий кварков и лептонов, осуществляемых посредством обмена четырьмя частицами — безмассовыми фотонами (электромагнитное взаимодействие) и тяжёлыми промежуточными векторными бозонами (слабое взаимодействие). Причём фотон и Z-бозон частицы являются суперпозицией других двух частиц — B⁰ и W⁰. Таким образом, в этой теории постулируется, что электромагнитное и слабое взаимодействия — это различные проявления одной силы.

Математически объединение осуществляется при помощи калибровочной группы SU(2) × U(1). Соответствующие калибровочные бозоны — фотон (электромагнитное взаимодействие) и W- и Z-бозоны (слабое взаимодействие). В стандартной модели калибровочные бозоны слабого взаимодействия получают массу из-за спонтанного нарушения электрослабой симметрии от SU(2) x SU(1)_Y к SU(1)_em, вызванного механизмом Хиггса. Нижние индексы используются, чтобы показать, что существуют различные варианты SU(1); генератор SU(1)_em дается выражением Q = Y / 2 + I₃, где Y — генератор SU(1)_Y (названный гиперзаряд), а I₃ — один из генераторов SU(2) (компонент изоспина). Различие между электромагнетизмом и слабым взаимодействием появляется вследствие (нетривиальной) линейной комбинации Y и I₃, которая исчезает для бозона Хиггса (это собственное состояние как Y, так и I₃): SU(1)_em определяется как группа, генерируемая именно этой линейной комбинацией, и не подвергается спонтанному нарушению симметрии, поскольку не взаимодействует с бозоном Хиггса. (Данные взяты из Википедии).

2 Полевая теория и электрослабое взаимодействие

• • >Полевая теория элементарных частиц отрицает существование слабого взаимодействия и исключает возможность модификации электромагнитных взаимодействий под потребности квантовой теории.

  • Электромагнитные взаимодействия двухкомпонентные, поскольку электромагнитное поле объединяет в себе электрическое поле и магнитное поле. Отдельное электромагнитное взаимодействие - это манипуляции квантовой теории, поскольку магнитные силы виртуальными частицами не опишешь.

  • W- и Z-бозоны - это обыкновенные векторные мезоны, а унитарная симметрия - это всего лишь математическая гипотеза, и не более.

  • Полевая теория элементарных частиц также отрицает существование кварков, виртуальных частиц и бозона Хиггса.

А реально существующие в природе фундаментальные взаимодействия: