Fundamental'nye vzaimodeistviya

I. L. Buhbinder (Tomskii gosudarstvennyi pedagogicheskii universitet)
Opublikovano v Sorosovskom obrazovatel'nom zhurnale, N 5, 1997 g. Soderzhanie

---

Tendencii ob'edineniya vzaimodeistvii

My vidim, chto na kvantovom urovne vse fundamental'nye vzaimodeistviya proyavlyayut sebya odinakovym obrazom. Elementarnaya chastica veshestva ispuskaet elementarnuyu chasticu - perenoschik vzaimodeistviya, kotoraya pogloshaetsya drugoi elementarnoi chasticei veshestva. Eto vedet k vzaimovliyaniyu chastic veshestva drug na druga.

Bezrazmernaya konstanta svyazi sil'nogo vzaimodeistviya mozhet byt' postroena po analogii s postoyannoi tonkoi struktury v vide . Esli sravnit' bezrazmernye konstanty svyazi, to legko zametit', chto samym slabym yavlyaetsya gravitacionnoe vzaimodeistvie, a zatem raspolagayutsya slaboe, elektromagnitnoe i sil'noe.

Esli prinyat' vo vnimanie uzhe razvituyu ob'edinennuyu teoriyu elektroslabyh vzaimodeistvii, nazyvaemuyu seichas standartnoi, i sledovat' tendencii ob'edineniya, to voznikaet problema postroeniya edinoi teorii elektroslabogo i sil'nogo vzaimodeistvii. V nastoyashee vremya sozdany modeli takoi edinoi teorii, poluchivshie nazvanie modeli velikogo ob'edineniya. Vse eti modeli imeyut mnogo obshih momentov, v chastnosti harakternaya energiya ob'edineniya okazyvaetsya poryadka 10¹⁵ GeV, chto znachitel'no prevoshodit harakternuyu energiyu ob'edineniya elektromagnitnyh i slabyh vzaimodeistvii. Otsyuda vytekaet, chto pryamoe eksperimental'noe issledovanie velikogo ob'edineniya vyglyadit problematichnym dazhe v dostatochno otdalennom budushem. Dlya sravneniya otmetim, chto naibol'shaya energiya, dostizhimaya na sovremennyh uskoritelyah, ne prevyshaet 10³ GeV. Poetomu esli i budut polucheny kakie-libo eksperimental'nye dannye otnositel'no velikogo ob'edineniya, to oni mogut nosit' tol'ko kosvennyi harakter. V chastnosti, modeli velikogo ob'edineniya predskazyvayut raspad protona i sushestvovanie magnitnogo monopolya bol'shoi massy. Eksperimental'noe podtverzhdenie etih predskazanii bylo by grandioznym triumfom tendencii ob'edineniya.

Obshaya kartina razdeleniya edinogo velikogo vzaimodeistviya na otdel'nye sil'noe, slaboe i elektromagnitnoe vzaimodeistviya vyglyadit sleduyushim obrazom. Pri energiyah poryadka 10¹⁵ GeV i vyshe sushestvuet edinoe vzaimodeistvie. Kogda energiya stanovitsya nizhe 10¹⁵ GeV, sil'noe i elektroslaboe vzaimodeistviya otdelyayutsya drug ot druga i predstavlyayutsya kak razlichnye fundamental'nye vzaimodeistviya. Pri dal'neishem umen'shenii energii nizhe 10² GeV proishodit otdelenie slabogo i elektromagnitnogo vzaimodeistvii. V rezul'tate na masshtabe energii, harakternyh dlya fiziki makroskopicheskih yavlenii, tri rassmatrivaemyh vzaimodeistviya vyglyadyat kak ne imeyushie edinoi prirody.

Zametim teper', chto energiya 10¹⁵ GeV otstoit ne tak daleko ot plankovskoi energii

pri kotoroi stanovyatsya sushestvennymi kvantovogravitacionnye effekty. Poetomu teoriya velikogo ob'edineniya s neobhodimost'yu vedet k probleme kvantovoi gravitacii. Esli dalee sledovat' tendencii ob'edineniya, my dolzhny prinyat' ideyu o sushestvovanii odnogo vseob'emlyushego fundamental'nogo vzaimodeistviya, kotoroe razdelyaetsya na otdel'nye gravitacionnoe, sil'noe, slaboe i elektromagnitnoe posledovatel'no po mere ponizheniya energii ot plankovskogo znacheniya do energii, men'shih 10² GeV.

Postroenie takoi grandioznoi ob'edinyayushei teorii, po-vidimomu, neosushestvimo v ramkah sistemy idei, privedshih k standartnoi teorii elektroslabyh vzaimodeistvii i modelyam velikogo ob'edineniya. Trebuetsya privlechenie novyh, vozmozhno kazhushihsya sumasshedshimi, predstavlenii, idei, metodov. Nesmotrya na ochen' interesnye podhody, razvitye v poslednee vremya, takie, kak supergravitaciya i teoriya strun, problema ob'edineniya vseh fundamental'nyh vzaimodeistvii ostaetsya otkrytoi.

Zaklyuchenie

Itak, my sdelali obzor osnovnyh svedenii, kasayushihsya chetyreh fundamental'nyh vzaimodeistvii Prirody. Kratko opisany mikroskopicheskie i makroskopicheskie proyavleniya etih vzaimodeistvii, kartina fizicheskih yavlenii, v kotoryh oni igrayut vazhnuyu rol'.

Vezde, gde eto bylo vozmozhno, my staralis' prosledit' tendenciyu ob'edineniya, otmetit' obshie cherty fundamental'nyh vzaimodeistvii, privesti dannye o harakternyh masshtabah yavlenii. Konechno, izlagaemyi zdes' material ne pretenduet na polnotu rassmotreniya i ne soderzhit mnogih vazhnyh detalei, neobhodimyh dlya sistematicheskogo izlozheniya. Podrobnoe opisanie zatronutyh nami voprosov trebuet ispol'zovaniya vsego arsenala metodov sovremennoi teoreticheskoi fiziki vysokih energii i vyhodit za ramki dannoi stat'i, nauchno-populyarnoi literatury. Nashei cel'yu bylo izlozhenie obshei kartiny dostizhenii sovremennoi teoreticheskoi fiziki vysokih energii, tendencii ee razvitiya. My stremilis' vyzvat' interes chitatelya k samostoyatel'nomu, bolee podrobnomu izucheniyu materiala. Konechno, pri takom podhode neizbezhny opredelennye ogrubleniya.

Predlagaemyi spisok literatury pozvolyaet bolee podgotovlennomu chitatelyu uglubit' svoe predstavlenie o voprosah, rassmotrennyh v stat'e.

Nazad | Vpered

Publikacii s klyuchevymi slovami: sil'noe vzaimodeistvie - slaboe vzaimodeistvie - elektroslaboe vzaimodeistvie Publikacii so slovami: sil'noe vzaimodeistvie - slaboe vzaimodeistvie - elektroslaboe vzaimodeistvie
Sm. takzhe: Ugol Vainberga Narushenie chetnosti pri elektron-elektronnyh vzaimodeistviyah K.A.Postnov "Kak rabotayut v kosmose zakony fiziki" Tullio REDZhE "Etyudy o Vselennoi" Kak rabotayut v kosmose zakony fiziki