- •Физика атома, атомного ядра и элементарных частиц
- •Все известные в настоящее время процессы сводятся к 4 типам взаимодействий, которые называются
- •Виды фундаментальных взаимодействий
- •Самый простой и лучше всего изученный пример: электромагнитное поле и его квант -
- •Современные ускорители - коллайдеры
- •Электрон-позитронный коллайдер KEK (Япония)
- •Большой адронный коллайдер LHC
- •Из-за того, что кварки и глюоны взаимодей- ствуют между собой сильнее, чем электро-
- •Стандартная модель
- •Фундаментальные частицы
- •Симметрия и инвариантность
- •Глобальная калибровочная симметрия
- •Глобальная калибровочная симметрия
- •Локальная калибровочная симметрия
- •Локальная калибровочная инвариантность
- •Такая же проблема возникает и при объяснении значений масс у других элементарных частиц.
- •Бозон Хиггса
- •Английский физик Питер В.Хиггс в начале 1960-х годов доказал, что в Стандартной модели
- •Масса этой частицы, согласно сделанным тогда оценкам, должна находиться в диапазоне от 100
- •На семинаре в ЦЕРНЕ 4 июля 2012 года бы- ло объявлено об открытии
- •Бозон H нестабилен, за время примерно 10-24 с он распадается. На ускорителе LHC
- •Бозон Хиггса Н (спин 0) распадается на два фотона (спин 1), спины которых
Физика атома, атомного ядра и элементарных частиц
56.(2). Стандартная модель фундаментальных взаимодействий
в физике элементарных частиц.
Все известные в настоящее время процессы сводятся к 4 типам взаимодействий, которые называются фундаментальными
В квантовой физике каждая элементарная частица является квантом некоторого поля, и наоборот, каждому полю соответ- ствует своя частица-квант. Энергия и импульс каждого поля слагаются из множества отдельных порций - квантов.
Виды фундаментальных взаимодействий
Самый простой и лучше всего изученный пример: электромагнитное поле и его квант - фотон. Квантами поля сильных взаимодействий являются глюоны. Кванты поля слабых взаимодействий - калибровочные бозоны W ± и Z0. Все эти частицы обнаружены эксперимен- тально, и их свойства хорошо изучены.
Переносчиком гравитационного взаимодействия является гравитон: гипотетическая частица, которая экспериментально пока не обнаружена. Кванты-переносчики полей имеют целый спин, т.е. являются бозе-частицами (бозонами), что и отражено в названии некоторых из них.
Современные ускорители - коллайдеры
Электрон-позитронный коллайдер KEK (Япония)
Большой адронный коллайдер LHC
Из-за того, что кварки и глюоны взаимодей- ствуют между собой сильнее, чем электро- ны и позитроны, а также из-за того, что энергии протон-протонных ускорителей больше, в столкновениях протонов с прото- нами происходит гораздо больше событий, чем в столкновениях электронов. В этом есть и плюсы, и минусы; минусы в том, что труднее выделить нужные реакции. Поэто- му протон-протонные коллайдеры называ- ют машинами открытий, а электрон-пози- тронные - машинами точных измерений
Стандартная модель
Кнастоящему времени разработано квантовое опи- сание трех из четырех фундаментальных взаимо- действий: сильного, электромагнитного и слабого, а также показано, что слабое и электромагнитное взаимодействия фактически имеют общее проис- хождение (электрослабое взаимодействие). Сов-
падение с экспериментом наблюдается до рас- стояний 10-18 м, что является пределом для сов- ременной экспериментальной техники. Поэтому теория трех негравитационных взаимодействий,
включающая 12 фундаментальных частиц, кото- рые в них участвуют, называется стандартной
моделью физики элементарных частиц.