Єдина теорія полів і взаємодій
Курсовой проект - Физика
Другие курсовые по предмету Физика
?і струми в лептонних процесах виходять при русі по стовпцях. Переходів між поколіннями лептонів дотепер не спостерігалося, що зафіксовано в законі збереження лептонних зарядів Le, Lм і Lф. Константи цих слабких процесів однакові або поки не помітні. Заряджені струми в процесах із кварками можливі не тільки при русі по стовпцях, але й між поколіннями, тобто слабка взаємодія змішує кварки. Але слабкі константи кваркових процесів відрізняються друг від друга й від констант лептонних процесів.
d u + і s u +
Здавалося, що універсальність слабкої взаємодії порушується. Однак виявилося, що ці константи можна звязати між собою. Це вже в 1963 році було зроблено Н. Кабиббо, що для звязку констант в-розпаду й розпаду дивних часток увів параметр - кут Кабиббо (мал.5).
Мал. 5. Кут Кабиббо
Універсальність слабкої взаємодії була збережена. Але відкриття нейтральних слабких струмів поставило нову проблему-теорія Кабиббо в цьому випадку пророкує наявність нейтральних струмів зі зміною чудності, що різко суперечить експерименту. Для виходу із цього утруднення Глешоу Ілиопулос і Майани ввели 4-ий кварк із тим же зарядом, що й u-кварк .Для чотирьох кваркової схеми стовпці для кварків записуються в такий спосіб (Коли Кабибо запропонував свою параметризацію, кваркової моделі ще не було.)
При цьому передвіщається, що основними каналами розпаду зачарованих кварків є канали c > seнe і c > sмнм, імовірність цих розпадів пропорційна cos2иc, і подавлені канали c > deнe і c > dмнм, імовірність яких пропорційна sin2иc. В 1973 році М. Кобаяши й Т. Маскава узагальнили підхід Кабиббо на шести кваркову схему. Це мінімальна по числу кварків модель, у якій, поряд із трьома кутами змішування й12, і23, і13 можна ввести фазу д13, що описує порушення інваріантності. Змішування трьох поколінь кварків описується матрицею Кабиббо-Кобаяши- Маскави
де cij = cosиij, sij = sinиij елементи матриці комбінації синусів і косинусів кутів повороту. Наприклад, перший елемент це - добуток . Сучасні оцінки кутів: і12 ~ 130, і23 ~ 20, і13 ~ 0.10. Тому що відрізняється від одиниці тільки в шостому знаку після коми, результати, отримані в чотирьох кваркової схемі, зберігаються.
Для певних у такий спосіб d, s, b-кварків константа слабкої взаємодії має однакове значення для лептонних і кваркових сімейств.
Змішування поколінь кварків стимулювало інтерес до проблеми осциляцій і змішування нейтрино. Чи існує змішування поколінь лептонів?
Дотепер говорилося про обєднання електромагнітних і слабких взаємодій. Почавши із чотирьох взаємодій і створивши теорію електрослабких взаємодій, фізики звели їхнє число до трьох. Чи не можна зробити наступний крок, обєднавши електрослабку взаємодія із сильним?
Моделі, у яких розглядається обєднання електрослабкого й сильного взаємодій, називаються Великим обєднанням. В основі Великого обєднання лежить гіпотеза, що сильні й електрослабкі взаємодії є низко енергетичними компонентами того самого каліброваної взаємодії, описуваного єдиною константою.
У моделі Великого Обєднання (Grand Unification) показано, що всі три константи будуть мати однакові значення при E = 1015 Гев. Константа Великого Обєднання EGU = 1/40. При цій енергії виникає єдина взаємодія. Обєднання електромагнітної й слабкої взаємодій відбувається при набагато менших енергіях E ~ 100. При енергії Великого Обєднання повинна спостерігатися симетрія між кварками й лептонами. Кванти поля, що переносять взаємодію між кварками й лептонами, називаються X і Y-Бозонами. X і Y-Бозони мають спин J = 1 і дробовий електричний заряд Q(X) = +4/3 Q(Y) = +1/3.
На мал. 6 наведені приклади діаграм за участю X і Y-Бозонів.
Рис. 6. Діаграми за участю X і Y-Бозонів
Під дією X і Y - бозонів кварки перетворюються в лептони. Діаграми наведені на мал. 6 показують, що модель Великого Обєднання може бути експериментально перевірена при енергіях набагато нижче 1015 Гев. Зокрема діаграми на мал. 5 повинні приводити до розпаду протона й нейтрона
p > e+ + р0, n > e + р0
Т.е. спостерігається одночасне порушення закону збереження баріонного й лептонного чисел. Численні спроби виявити розпад протона поки не дали позитивних результату. Час життя протона за сучасними оцінками tp > 1032 років.
Переносником гравітаційної взаємодії у квантовій теорії гравітації вважається - гравітон - без масова частка зі спином 2. Гравітаційна взаємодія універсально. У ньому беруть участь всі частки.
Уживають спроби обєднаного опису всіх чотирьох фундаментальних взаємодій, засновані на концепції суперсиметрії. Подібні схеми називаються розширеною супергравітацією.
Константа Великого Обєднання рівняється з константою гравітаційної взаємодії при E = 1019 Гев. Енергія, при якій відбувається обєднання всіх взаємодій називається планковською енергією. Її величина виходить комбінацією трьох світових констант
EPl = ( з5/G)1/2 1019 Гев
де - наведена постійна Планка, з - швидкість світла, G - гравітаційна постійна.
Планковська енергія відповідає Планковській довжині
lPl = (G /з3)1/2 = 1.616110-33 см.
Величина
mPl = ( з/G)1/2 2.1766510-5 г
зветься маси Планка.
tPl = (G /з5)1/2 = 5.2907210-44 с.
Умови для обєднання взаємодій могли існувати на самому початку утворення Вселеної, відразу після Великого вибуху. Реліктами епохи Великого вибуху є мікрохвильове випромінювання, що відпов