Калибровочный бозон (физика)

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.

1 Калибровочные бозоны в стандартной модели

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.

2 Калибровочные бозоны и фундаментальные взаимодействия

В природе реально существует только два типа фундаментальных взаимодействий:

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.

3 Калибровочные бозоны и закон сохранения энергии

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.

4 Калибровочные бозоны и полевая теория

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.

5 Калибровочные бозоны: Итог

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