Данная статья была написана Владимиром Горунович для сайта «Викизнание».
Оглавление
1 Калибровочные бозоны в стандартной модели
2 Калибровочные бозоны и фундаментальные взаимодействия
3 Калибровочные бозоны и закон сохранения энергии
4 Калибровочные бозоны и полевая теория
5 Калибровочный бозон: Итог
Калибровочные бозоны - это бозоны, которым в рамках квантовой теории приписывается способность быть переносчиками фундаментальных взаимодействий.
Утверждается, что взаимодействия между элементарными частицами осуществляются путем обмена (как правило) виртуальными калибровочными бозонами.
В стандартной модели утверждается существование трех типов калибровочных бозонов:
фотоны - калибровочные бозоны электромагнитного взаимодействия, калибровочная группа U(1) (в квантовой электродинамике),
W- и Z-бозоны - переносчики слабого взаимодействия, группа SU(2),
глюоны - переносчики сильного взаимодействия, группа SU(3) (в квантовой хромодинамике).
Квантовая калибровочная теория считает калибровочные бозоны квантами калибровочных полей. Отсюда число калибровочных бозонов равно числу генераторов.
В природе реально существует только два типа фундаментальных взаимодействий:
Фундаментальные взаимодействия (в природе)
Электромагнитные взаимодействия
Гравитация
У данных взаимодействий есть соответствующие им поля. Таким образом:
вследствие отсутствия в природе слабого взаимодействия, W- и Z-бозоны являются обыкновенными элементарными частицами (векторные мезоны);
вследствие отсутствия в природе сильного взаимодействия - глюоны не существуют.
Поскольку взаимодействия с помощью калибровочных бозонов осуществляются путем обмена виртуальными частицами - такие взаимодействия противоречат закону сохранения энергии. Следовательно:
фотон и W- и Z-бозоны не могут быть калибровочными бозонами, а являются обычными элементарными частицами,
глюоны, игнорирующие закон сохранения энергии благодаря конфайнменту - не существуют в природе.
Полевая теория элементарных частиц утверждает, что взаимодействия элементарных частиц не переносятся гипотетическими квантами не существующих в природе полей. Что касается электромагнитных взаимодействий, то они являются неотъемлемой частью электромагнитного поля и передаются вместе с электромагнитным полем со скоростью света, но никак не виртуальными фотонами.
Фотон является обыкновенной элементарной частицей, квантовое число L=0 (см. список частиц).
W- и Z-бозоны - одни из векторных мезонов с квантовым числом L=2.
Таким образом, калибровочные бозоны в действительности являются просто бозонами, но никак не переносчиками взаимодействий.
То, что квантовая теория называет калибровочными бозонами в действительности:
либо не существуют в природе: глюоны,
либо являются обыкновенными элементарными частицами, которым бездоказательно приписывается способность быть переносчиками взаимодействий: фотон, W- и Z-бозоны и т.д.
Владимир Горунович