96.6. Суперобъединение

Гравитационное и электромагнитное взаимодействия имеют неограниченный радиус действия. Первое определяет процессы между космическими телами с большими массами. Электромагнитные силы при этом не проявляются, так как космические тела не заряжены. Внутри вещества на расстояниях сравнимых с размерами атомов доминирует электромагнитное взаимодействие. Из-за малости масс гравитационные силы ничтожно малы. На расстояниях сравнимых с размерами ядер включаются сильные взаимодействия, которые превосходят электромагнитные приблизительно в 10³ раз. Радиус действия слабых взаимодействий ~10^-18 м. При слабых взаимодействиях лептоны²⁴ обмениваются промежуточными бозонами, существование которых экспериментально подтверждено в 1983 г. Кроме лептонов в слабых взаимодействиях принимают участие кварки. Так, например, процесс распада мюона отражает диаграмма Феймана (рис. 96.4)²⁵

Кварки способны излучать и поглощать промежуточные бозоны: В таких процессах происходит изменение аромата кварка, однако цвет не меняется. Распад нейтрона отражает диаграмма (рис. 96.5)

Кварк, излучивший бозон, получает импульс, однако внутри протона его удерживают за счет сильного взаимодействия другие кварки. В результате импульс получает протон.

Согласно Ш.Глэшоу, С. Вайнбергу, А. Саламу на расстояниях ~10^-18 м энергии слабого и электромагнитного взаимодействия сравниваются между собой и образуют единое электрослабое поле. Переносчиками электрослабого взаимодействия являются фотоны и промежуточные бозоны.²⁶

Различие между слабым и электромагнитным взаимодействием стирается при Шелдон Глэшоу выдвинул гипотезу, согласно которой при переходе к энергиям должно произойти объединение электрослабого взаимодействия с сильным.

Вывод: с увеличением энергии частиц интенсивность слабого и электромагнитного взаимодействия возрастают неодинакова. Интенсивность слабого растет быстрее. При энергиях порядка 100 ГэВ интенсивности взаимодействий сравниваются. Это позволило ввести в рассмотрение единое электрослабое взаимодействие, что стало одним из главных достижений физики во второй половине XX в. Учитывая, что константа электрослабого взаимодействия с ростом энергии увеличивается, сильного убывает, можно предположить, что при определенных значениях энергии константы сравняются и эти взаимодействия станут неразличимыми. Такое слияние возможно при энергиях ~10¹⁵ ГэВ, что многократно превышает возможности современных ускорителей, поэтому подтверждение идеи Великого объединения будет связано с нетрадиционными методами физики электронных частиц.

Литература

Основная:

1. А.И. Наумов. Физика атомного ядра и элементарных частиц. 1984.

2. Э.А. Нерсесов. Основные законы атомной и ядерной физики. 1988.

3. К.Н. Мухин. Экспериментальная ядерная физика. 1984.

4. В.В. Маляров. Основы теории атомного ядра. 1977.

5. Е.И. Иродов. Задачи по квантовой физике. 1991.

6. Индивидуальное задание по физике ядра и элементарных частиц / под

ред. Дорожкина Н.Н. 2003.

7. А.А. Пинский. Физика. 2007.

8. Д.В. Сивухин Общий курс физики. Т5. 2007

Дополнительная:

1. Ю.М. Широков. Ядерная физика. 1980.

2. Э.В. Шпольский. Атомная физика. Ч. I, П. 1984.

3. П.Е. Колпаков. Основы ядерной физики. 1980

4. А.Н. Матвеев. Атомная физика. 1989.

5. Ф. Бопп. Введение в физику ядра, адронов и элементарных частиц. 1999.

6. ЕИТИРО Намбу. Кварки. 1984.

7.Э.И. Кэбин. и др.Физика ядра и частиц.Задачи с решениями. 2007.

8. В.Н. Семин. К решению задач пофизике ядра. Физика в школе.№2.2006.