4. Сильное взаимодействие

Основная функция сильного взаимодействия - соединять кварки и антикварки в адроны. Теория сильных взаимодейст­вий находится в процессе создания. Ис­ходным положением ее служит постулат о существовании трех типов цветовых зарядов (красный, синий, зеленый), выражаю­щих присущую веществу способность к объединению кварков в сильном взаимодействии. Каждый из кварков содержит не­которую комбинацию таких зарядов, но при этом полной их взаимокомпенсации не происходит, и кварк обладает резуль­тирующим цветом, то есть сохраняет способность к сильному взаимодействию с другими кварками. Но когда три кварка или кварк и антикварк объединяются в адрон, суммарная комби­нация цветовых зарядов в нем такова, что адрон в целом обла­дает цветовой нейтральностью.

Теории большого объединения и суперобъединения

Заветная мечта всех физиков - выявить универсальность всех фундаментальных сил, объединить все физические взаи­модействия в одной теории. Объединение электромагнитного и слабого взаимодействия в единое электрослабое взаимодей­ствие стало первым обнадеживающим успехом на этом пути. Есть попытки создать теорию Большого объединения (так на­зывается теория объединения электромагнитного, слабого и. сильного взаимодействий). Еще более грандиозна идея объе­динения всех четырех фундаментальных взаимодействий, включая гравитацию. Соответствующие теоретические по­строения называют суперобъединением.

Сегодня физики считают, что они смогут создать эту тео­рию на основе появившейся недавно теории суперструн. Пио­нерами в создании этой теории явились М. Грин (Великобритания) и Дж. Шварц (США). Эта теория должна объединить все фундаментальные взаимодействия при сверх­высоких энергиях.

Эта новая теория описывает некие протяженные объекты - струны. Это - пространственно одномерные отрезки с харак­терным размером планковской длины 10-³³ см. Предполагает­ся, что на таких малых расстояниях должны проявляться 6 до­полнительных пространственных измерений, которые в отли­чие от обычных четырех измерений компактифицированы, то есть свернуты в точки, замкнуты, ограничены в определенных областях и не распространяются в область макромира.

Эта теория является следствием объединения квантовой теории поля с общей теорией относительности. Понятие стру­ны в ней становится синонимом понятия микрочастицы или вообще локализованного в пространстве объекта. Все части­цы, которые мы знаем и, может быть, откроем в будущем, представляют собой определенное возбужденное состояние струны. Такие возбужденные состояния струн можно сравнить с набором звуков, вызываемых колебанием струны, например, скрипки. То, что раньше считалось частицами в струнных теориях изображается в виде волн, бегущих по струне так же, как бегут волны по натянутой веревке, если ее дернуть за конец.

Но струнным теориям присуща серьезная трудность: они не противоречивы лишь в десяти- или двадцатишестимерном пространстве, а не в обычном - трехмерном! Почему мы не замечаем эти дополнительные измерения, если они существуют? Почему мы ощущаем только три пространственных и одно временное измерение? Возможно причина кроется в том, что другие измерения "свернуты" в очень малое пространство, размером порядка единицы, деленной на единицу с тридцатью нулями доли сантиметра. Оно так мало, что мы его просто не замечаем.

Все сказанное подводит нас к мысли о том, что на исходе четвертая глобальная естественно-научная революция, предопределяемая необходимым, но окончательно еще никем не осуществленным синтезом, доминирующим в макромасштабах общей теории относительности Эйнштейна с выступающими на передний план в микромасштабах квантовыми (дискретными) представлениями о строении материи в единую физическую теорию, объединяющую все четыре фундаментальных взаимодействия -гравитационное, электромагнитное, слабое и сильное.