Читать онлайн «Родственники фотона»

НОВОЕ В ЖИЗНИ, НАУКЕ, ТЕХНИКЕ ПОДПИСНАЯ НАУЧНО-ПОПУЛЯРНАЯ СЕРИЯ ФИЗИКА 11/1986 Издается ежемесячно с 1964 г. Я- А, Смородинский РОДСТВЕННИКИ ФОТОНА Издательство «Знание» Москва 1986 ББК 22. 333 С51 Яков Абрамович СМОРОДИНСКИИ — доктор физико-математических наук, профессор, специалист в области теорети. ческой физики элементарных частиц, квантовой механики, лауреат Государственной премии. Рецензент: Б. А, Арбузов, доктор физико-математических наук. Смородинский Я. А. С 51 Родственники фотона. — М. : Знание, 1986. — 64 с. — (Новое в жизни, науке, технике. Сер. «Физика»; № 11). 11 к. В брошюре рассказано, как современная физика описывает процессы слабого взаимодействия. Главное в рассказе — объединение фотчжа и трех промежуточных бозонов W + , W ~" , Ζ в систему квантов единого поля электрослабого взаимодействия — развитие и обобщение квантовой электродинамики. Приведены сведения о новых свойствах фотона и его «родственных отношениях» с промежуточными мезонами. 1704070000 ББК 22. 333 © Издательство Знание», 1986 г. ВВЕДЕНИЕ Тема этой брошюры — физика элементарных частиц. Однако прошло то время, когда можно было сразу рассказать обо всем, — накопилось слишком много экспериментальных данных, чтобы здесь можно было хотя бы просто перечислить все частицы, которые сегодня изучают физики. Поэтому приходится ограничиться одной группой явлений, в исследовании которых физики достигли наибольших успехов и логика происходящих событий проявляется наиболее ярко. В качестве такой ограниченной темы здесь выбрана физика слабых взаимодействий, теория которых блестяще подтвердилась открытием в 1983 г. трех тяжелых частиц, получивших название W+-, W"- и Z°-6o30Hbi. Нам надо сразу же ответить на два закономерных вопроса: почему из всех возможных выбрана тема о слабых взаимодействиях и почему брошюра названа «Родственники фотона»? Чтобы ответить на первый вопрос, надо понять, что физика элементарных частиц принимает к концу XX в, новый облик. Укрепилась уверенность, что все силы в природе" тесно связаны между собой и по существу являются проявлением некоторого единого поля. Единая теория поля исходит из того, что в процессе эволюции Вселенной изменяется характер взаимодействия частиц. Взаимодействия различной силы, которые наблюдаются сейчас, не были разными тогда, когда Вселенная была еще очень молода. В те далекие времена все взаимодействия имели одинаковую величину, характеризуемую постоянной ао~75о (напомним, что сейчас постоянная, характеризующая взаимодействие электромагнитного поля с веществом α=ι/ΐ37). Из такой очень симметричной Вселенной развилась Вселенная современная с иерархией взаимодействий: 3 сильное (ядерные силы), электромагнитное, слабое (радиоактивный бета-распад) и гравитационное. /Описание такого процесса остается нерешенной задачей теории. Но уверенность в справедливости самой идеи растет. Особенно важным стал успех в преодолении одного из начальных этапов — создание теории, объединившей в себе два типа взаимодействия, которые долгое время представлялись не связанными друг с другом.