Теория электрослабого взаимодействия кратко

Обновлено: 05.07.2024

Урок-лекция объяснения нового материала, 2 ч. 11-й класс

Вы уже знаете, что все силы в природе сводятся к описанию гравитационного, электромагнитного и сильного взаимодействи й или их совокупностей. Гравитационное взаимодействие присуще всем материальным объектам. К электромагнитному сводятся не только взаимодействие между заряженными телами и частицами, но и упругие, вязкие, молекулярные, химические и другие взаимодействия. Сильное взаимодействие удерживает нуклоны в атомных ядрах и определяет различные превращения частиц друг в друга.

Сегодня мы рассмотрим ещё один, 4-й, тип фундаментальных взаимодействий, несводимый ни к одному из названных, – слабое взаимодействие. Узнаем поразительный факт, что на малых расстояниях слабое взаимодействие становится неотличимым от электромагнитного.

Слабое взаимодействие. Слабым это взаимодействие называется неслучайно. Во-первых, его проявления редко встречаются в нашей повседневной жизни, тогда как мы давно привыкли к различным проявлениям гравитационного и электромагнитного взаимодействий (например, падение всех тел на Землю, трение, молния и др.), к результатам действия ядерных сил, обеспечивающих стабильность окружающего нас вещества. Во-вторых, это взаимодействие действительно является слабым, т.к. его интенсивность при низких энергиях, не превышающих 1 ГэВ – энергии покоя протона, – в миллиарды раз меньше, чем интенсивность сильного и электромагнитного взаимодействий.

Кроме того, опыт показывает, что сильное и электромагнитное взаимодействия могут обеспечивать как различные превращения частиц, так и целостность какого-то материального объекта (например, сильное взаимодействие обеспечивает целостность ядра, электромагнитное взаимодействие – целостность кристаллической решётки). Силы слабого взаимодействия не хватает, чтобы удерживать частицы друг около друга (т.е. образовывать связанные состояния). Оно может проявляться только при распадах и взаимных превращениях частиц.

Итак, каковы основные свойства слабого взаимодействия?

– Слабое взаимодействие при низких энергиях гораздо слабее сильного и электромагнитного взаимодействий;

– слабое взаимодействие является короткодействующим: радиус его действия порядка 10 –18 м;

– слабое взаимодействие универсально: в нём участвуют практически все частицы, кроме фотонов. Кроме того, есть частицы, которые участвуют только в слабом взаимодействии, например, нейтрино и антинейтрино ;

– при слабом взаимодействии не выполняются некоторые, казалось бы, всеобщие законы сохранения (этот вопрос рассмотрен в материале для самостоятельного изучения, см. далее).

Как известно, каждое из взаимодействий осуществляется посредством особых элементарных частиц – переносчиков того или иного взаимодействия. Например, фотоны – переносчики электромагнитного взаимодействия, глюоны – переносчики сильного взаимодействия. В настоящее время учёные пытаются открыть переносчиков гравитационного взаимодействия – гравитоны.

Переносчиками слабого взаимодействия являются промежуточные векторные бозоны. Их известно 3 вида: W – , W + , Z 0 . Эти частицы имеют очень большие массы: m_W 85m_p, m_Z 96m_p, где m_p – масса протона.

2. Единое электрослабое взаимодействие. Дальнейшие теоретические исследования привели к тому, что картина фундаментальных взаимодействий стала упрощаться. Оказалось, что электромагнитные и слабые взаимодействия являются проявлением одного и того же взаимодействия, которое получило название электрослабого взаимодействия. Эту мысль впервые высказали (независимо друг от друга) в 1967 г. С.Вайнберг и А.Салам, выдвинув следующую гипотезу: природа слабого и электромагнитного взаимодействий едина, т.к. на малых расстояниях слабые взаимодействия сравниваются по силе с электромагнитными, и разница между промежуточными векторными бозонами и фотонами стирается. Иными словами, при энергиях, превышающих несколько сотен гигаэлектронвольт, электромагнитное и слабое взаимодействия становятся неразличимыми по интенсивности, они как бы сливаются в одно электрослабое взаимодействие.

Заметим, что Вайнберг и Салам опирались на высказанное ранее предположение, что переносчиками слабого взаимодействия являются промежуточные векторные бозоны. Экспериментально эти частицы были открыты гораздо позже (в 1983 г.).

3. Обоснование гипотезы Вайнберга–Салама. Вайнберг и Салам пришли к выводу о существовании единого электрослабого взаимодействия на основе новых фундаментальных физических идей:
1) локальной калибровочной инвариантности;
2) спонтанного нарушения симметрии.

Из гипотезы следует, что на малых расстояниях промежуточные векторные бозоны не отличаются по своим свойствам от фотонов, а это значит, что промежуточные векторные бозоны и фотоны – это, по сути, два проявления одной и той же частицы – переносчика электрослабого взаимодействия (иначе сила взаимодействия не может быть одинаковой). Это возможно только тогда, когда выполняется принцип локальной калибровочной инвариантности (симметрии), (см. схему).

Выяснилось, что при изменении масштаба, т.е. при уменьшении расстояния, переносчики электрослабого взаимодействия переходят из одного своего проявления – фотонов – в другое свое проявление – промежуточные векторные бозоны, – но обмен ими осуществляется столь же легко.

Но тут встал новый вопрос: каким образом промежуточные векторные бозоны и фотоны могут быть проявлениями одних и тех же частиц, если у фотонов масса равна нулю, а промежуточные векторные бозоны имеют очень большие массы? Поскольку это одни и те же частицы, их массы обязаны совпадать. Казалось, что возникла безвыходная ситуация.

Оказалось, что промежуточные векторные бозоны способны приобретать свою массу в результате некоего механизма, который называется спонтанным нарушением симметрии. Этот механизм весьма сложен, но попробуем рассмотреть его суть на нескольких простых примерах.

Законы движения отдельных атомов удовлетворяют принципу пространственной симметрии, т.е. не изменяются при движении атома по различным направлениям. Но при образовании кристалла эта симметрия сама собой нарушается, и свойства кристалла по разным направлениям уже не будут одинаковыми. Таким образом, у кристалла по сравнению со свободными атомами появляется много специфических свойств, например, способность намагничиваться.

Шарик, находящийся в центре приподнятого дна бутылки, будет находиться в равновесии. Система при этом обладает осевой симметрией. Однако данное положение равновесия неустойчиво. Предоставленный самому себе шарик под влиянием сколь угодно малого возмущения скатится на вогнутое дно. Это положение шарика устойчиво, т.к. ему соответствует минимум потенциальной энергии в поле тяжести Земли. Первоначальная осевая симметрия состояния окажется спонтанно нарушенной.

Изложенные выше положения составляют единую теорию электрослабого взаимодействия. Именно из неё следовало существование трёх видов промежуточных векторных бозонов W – , W + , Z 0 , а также предсказаны значения их масс.

Экспериментальное открытие промежуточных векторных бозонов в 1983 г. подтвердило справедливость единой теории электрослабого взаимодействия. С этими экспериментами вам также предлагается ознакомиться самостоятельно (вопрос изложен в материале для самостоятельного изучения).

Таким образом, вместо четырёх фундаментальных взаимодействиях можно говорить лишь о трёх: гравитационном, сильном и электрослабом.

Материал для самостоятельного изучения

1. Невыполнение законов сохранения при слабом взаимодействии. Обнаружилось, что при слабом взаимодействии не выполняются некоторые, казалось бы, всеобщие законы сохранения, выполняющиеся при остальных трёх фундаментальных взаимодействиях (см. схему).

Рассмотрим законы, которые не выполняются при слабом взаимодействии.

Закон сохранения пространственной чётности (P-чётности). Говорят, что закон сохранения пространственной чётности в каком-либо процессе выполняется, если процесс является зеркально симметричным, т.е. протекает совершенно одинаково как вправо, так и влево относительно какого-то выбранного центра. Иными словами, сам процесс и его зеркальное отражение протекают абсолютно одинаково.

В 1957 г. Ц.Ву было установлено, что закон сохранения чётности не выполняется при слабых взаимодействиях. Некоторое вещество, содержащее -активный изотоп кобальта , помещалось внутрь катушки с током, создающей магнитное поле (поле необходимо для упорядочивания ориентации спинов и собственных магнитных моментов ядер). Оказалось, что по одну сторону (например, вверх) испускалось примерно на 40% больше электронов, чем по другую.

Опыт на реальной установке (вверху) и его отражение в зеркале (внизу)

Явление несохранения пространственной чётности при слабом взаимодействии можно проиллюстрировать и так. Рождающиеся при слабом взаимодействии частицы (электроны, мюоны, таоны) являются продольно-поляризованными. Это означает, что они имеют собственный момент импульса – спин j, который для данной частицы всегда либо сонаправлен с импульсом частицы p, либо направлен противоположно. При зеркальном отражении у этих частиц указанные векторы меняют направление по-разному. Спин направления не меняет, а импульс – меняет. Однако частиц с полученным расположением p и j попросту не существует, поэтому в зеркале процесс протекает иначе.

Частица с продольной поляризацией: а) падение; б) отражение

Закон сохранения комбинированной чётности (CP-чётности). Невыполнение закона сохранения пространственной чётности было столь необычным явлением, что учёные пытались доказать, что для слабого взаимодействия сохраняемость всё же существует, но она имеет более глубокий смысл. Они считали, что для слабого взаимодействия выполняется закон комбинированной чётности. Суть его в том, что симметрия не будет нарушаться, если в зеркальном отражении все частицы заменить античастицами (произвести так называемое зарядовое сопряжение C). Однако позднее было установлено, что наблюдаются слабые распады так называемых долгоживущих каонов К 0 на пионы + и – , которые будут запрещёнными, если частицы заменить античастицами.

Закон сохранения чарма C и странности S. Странность S и чарм C – характеристики кварков, похожие на электрический заряд и принимающие значения 0, ±1, ±2, ±3. Ненулевое значение странности и чарма означает, что частица состоит из одного-трёх странного и чармированного кварков (антикварков) соответственно. В результате слабых взаимодействий суммарное значение странности и чарма частиц до и после взаимодействия может как сохраняться, так и изменяться.

Закон сохранения изоспина Т. Изоспин, или изотопический спин, – это квантовая векторная величина, характеризующая свойства частиц по отношению к сильному взаимодействию. Частицы, неотличимые по ядерному взаимодействию, например протон и нейтрон, объединяются в изотопический мультиплет, и им присваивается одинаковое значение изотопического спина. Например, для протона и нейтрона |Т| = 1/2. В результате только слабого взаимодействия суммарный вектор изоспина может не сохраняться.

2. Открытие промежуточных векторных бозонов. В 1983 г. существование промежуточных векторных бозонов было экспериментально подтверждено. Известно, что основным методом исследования в физике элементарных частиц является метод рассеяния, т.е. столкновение различных частиц друг с другом, в результате которого рождаются новые частицы. В последнее время широко применяются коллайдеры – ускорители, в которых сталкиваются два пучка частиц с нулевым суммарным импульсом (частицы из разных пучков имеют равные по модулю, но противоположно направленные импульсы). Говорят, что процесс рассматривается в системе центра инерции сталкивающихся частиц. Рождающиеся в коллайдере новые частицы регистрируются различными детекторами.

Итак, столкнём протонный и антипротонный пучки, в каждом из которых энергия частицы равна Е. Тогда суммарная энергия столкновения двух частиц равна 2Е. При условии 2Е > Мс 2 в этом столкновении может быть рождена частица массой М. Рассмотрим процесс: , где Х – это набор всевозможных состояний, например,

Рождение промежуточных векторных бозонов проиллюстрируем диаграммой.

Кварк u из протона и антикварк из антипротона могут слиться в W + (это показано на диаграмме). Аналогично, пары могут дать при слиянии Z 9 -бозон, пара – W – -бозон. Но, родившись, эти частицы быстро распадаются. Например, и др.

Экспериментальное открытие векторных промежуточных бозонов подтвердило справедливость единой теории электрослабого взаимодействия.

Вопросы для самоконтроля

1. Перечислите и поясните законы сохранения, которые выполняются при слабом взаимодействии.

2. В чём суть закона сохранения пространственной чётности?

3. Поясните, каким образом было доказано невыполнение закона сохранения пространственной чётности при слабом взаимодействии. Когда и кем был проведён данный опыт?

4. Как ещё можно проиллюстрировать явление несохранения пространственной чётности при слабом взаимодействии?

5. Чем отличается закон сохранения пространственной чётности от закона сохранения комбинированной чётности? Почему нельзя говорить о его выполнимости для слабого взаимодействия?

6. Для чего были введены странность и чарм? Какие значения они могут принимать? Что можно сказать о сохранении этих величин при слабом взаимодействии?

7. Чем отличается изотопический спин от изотопического мультиплета? Приведите пример изотопического мультиплета. Всегда ли закон сохранения изоспина не выполняется при слабом взаимодействии?

8. Как вы считаете, почему до построения коллайдеров не удавалось экспериментально доказать существование промежуточных векторных бозонов?

9. Поясните процесс рождения промежуточных векторных бозонов в коллайдере.

10. Каким образом регистрируются рождающиеся в коллайдере промежуточные векторные бозоны?

Литература

Мякишев Г.Я. Элементарные частицы. – М.: Наука, 1979.

Мухин К.Н. Занимательная ядерная физика. – М.: Энергоатомиздат, 1985.

Наумов А.И. Физика атомного ядра и элементарных частиц. – М.: Просвещение, 1984.

Окунь Л.Б. Физика элементарных частиц. – М.: Наука, 1988.

Орир Дж. Популярная физика. – М.: Мир, 1964.

Константин Анатольевич Коханов – выпускник Кировского ГПУ 1996 г., учитель физики высшей квалификационной категории, педагогический стаж 9 лет, методист, к.п.н. Женат, имеет двоих детей.

Екатерина Сергеевна Косолапова, студентка 5-го курса физического факультета ВятГГУ.

Электрослабое взаимодействие − взаимодействие, объединяющее электромагнитное и слабое взаимодействия и описываемое в рамках единой теории. Модель электрослабого взаимодействия была сформулирована в 1967 г.
С. Вайнбергом, Ш. Глэшоу и А. Саламом с испрользованием механизма Хиггса. Частицами-переносчиками электрослабого взаимодействия являются два заряженных бозона W + и W − , имеющие массы m(W + ) = m(W − ) = 80.4 ГэВ и два нейтральных бозона - Z и γ-квант. Z-бозон имеет массу m(Z) = 91.2 ГэВ. Фотон имеет нулевую массу. Появление масс у W ± - и Z-бозонов обусловлено спонтанным нарушением калибровочной симметрии в результате взаимодействия W ± - и Z-бозонов с полем Хиггса. Массы W ± - и Z-бозонов были предсказаны в модели электрослабых взаимодействий и выражаются через константу Ферми G_F и угол Вайнберга θ_W.

α = 1/137 - постоянная тонкой структуры.
Значение угла Вайнберга может быть извлечено из независимых экспериментов по упругому рассеянию мюонных нейтрино на электроне. Полученное значение
sin 2 θ_W = 0.215 хорошо согласуется с предсказаниями модели электрослабых взаимодействий и является её подтверждением.

ЭЛЕКТРОСЛА́БОЕ ВЗАИМОДЕ́ЙСТВИЕ, электромагнитное и слабое взаимодействие лептонов и кварков, в котором излучается и поглощается фотон или промежуточный векторный бозон. Переносчиками электромагнитного взаимодействия являются безмассовые фотоны, слабое взаимодействие происходит при обмене массивными W ± - и Z-бозонами. Обмен заряженными W ± -бозонами приводит к таким взаимодействиям, как β -распад ядер, распад нейтрона и др. элементарных частиц (мюона, заряженных π ± -мезонов, K-мезонов и др.). Эти процессы традиционно описывались т. н. четырёхфермионной теорией, неперенормируемость которой делала невозможной вычисление радиационных поправок и приводила к парадоксам при энергии ок. 300 ГэВ. В сер. 1960-х гг. Ш. Глэшоу , С. Вайнберг и А. Салам построили перенормируемую теорию Э. в., основанную на локальной калибровочной симметрии (теория Глэшоу – Вайнберга – Салама, ГВС-теория). Четырёхфермионная теория является низкоэнергетич. пределом ГВС-теории. Открытие нейтральных токов (1973), обусловленных обменом нейтральным Z-бозоном, подтвердило ГВС- теорию. Последовавшее через 10 лет открытие W ± - и Z-бозонов окончательно подтвердило калибровочную теорию Э. в. Массы промежуточных W ± - и Z-бозонов очень велики: они близки к 80 и 90 ГэВ соответственно (или к массам 80 и 90 протонов). Для их открытия в ЦЕРНе был построен протон-антипротонный коллайдер на рекордную для того времени энергию 270 + 270 ГэВ. Перенормируемость теории Э. в. достигается за счёт Хиггса механизма генерации масс W ± - и Z-бозонов, кварков и лептонов. При этом возникает новая элементарная частица – Хиггса бозон , взаимодействие которой с др. элементарными частицам тем сильнее, чем больше их масса. За счёт радиационных поправок параметры Z- и W ± -бозонов зависят от численных значений масс тяжёлого t -кварка и бозона Хиггса. Точное измерение этих параметров позволило предсказать массу t -кварка, что в значит. степени помогло обнаружить в эксперименте его рождение и распад, а позднее дало возможность с точностью до 30 ГэВ предсказать массу бозона Хиггса, открытого в 2012 на Большом адронном коллайдере (ЦЕРН). Масса t -кварка близка к 172 ГэВ, масса бозона Хиггса – к 125 ГэВ; это две наиболее тяжёлые из известных ныне элементарных частиц. Калибровочные константы электромагнитных и слабых взаимодействий мало различаются, что приводит к одинаковым интенсивностям этих взаимодействий при высоких энергиях. При низких энергиях невысокая интенсивность слабых взаимодействий объясняется большими массами W ± - и Z-бозонов. Требование перенормируемости приводит к кварк-лептонной симметрии: в природе имеется 6 кварков и 6 лептонов, участвующих в Э. в. Необходимым для компенсации аномалий оказывается равенство по абсолютной величине электрич. зарядов протона и электрона и нейтральность нейтрона и нейтрино.

В физике элементарных частиц электрослабое взаимодействие является общим описанием двух из четырёх фундаментальных взаимодействий: слабого взаимодействия и электромагнитного взаимодействия. Хотя эти два взаимодействия очень различаются на обычных низких энергиях, в теории они представляются как два разных проявления одного взаимодействия. При энергиях выше энергии объединения (порядка 100 ГэВ) они соединяются в единое электрослабое взаимодействие.

Содержание

Теория электрослабого взаимодействия

Теория электрослабого взаимодействия представляет собой созданную в конце 60-х годов 20-го века С. Вайнбергом, Ш. Глэшоу, А. Саламом единую (объединённую) теорию слабого и электромагнитного взаимодействий кварков и лептонов, осуществляемых посредством обмена четырьмя частицами — безмассовыми фотонами (электромагнитное взаимодействие) и тяжёлыми промежуточными векторными бозонами (слабое взаимодействие). Причём фотон и Z-бозон являются суперпозицией других двух частиц — B 0 и W 0 :

$\gamma = B^0 \cdot \cos\theta_W + W^0 \cdot \sin\theta_W$

$Z^0 = -B^0 \cdot \sin\theta_W + W^0 \cdot \cos\theta_W$

$\theta_W$

где — электрослабый угол (угол Вайнберга)

Таким образом, в этой теории постулируется, что электромагнитное и слабое взаимодействия — это различные проявления одной силы.

Математически объединение осуществляется при помощи калибровочной группы SU(2) × U(1). Соответствующие калибровочные бозоны — фотон (электромагнитное взаимодействие) и W- и Z-бозоны (слабое взаимодействие). В Стандартной модели калибровочные бозоны слабого взаимодействия получают массу из-за спонтанного нарушения электрослабой симметрии от к " width="" height="" />
, вызванного механизмом Хиггса (см. также Хиггсовский бозон). Нижние индексы используются, чтобы показать, что существуют различные варианты ; генератор " width="" height="" />
дается выражением , где Y — генератор (названный гиперзаряд), а — один из генераторов (компонент изоспина). Различие между электромагнетизмом и слабым взаимодействием появляется вследствие (нетривиальной) линейной комбинации Y и , которая исчезает для бозона Хиггса (это собственное состояние как Y, так и ): " width="" height="" />
определяется как группа, генерируемая именно этой линейной комбинацией, и не подвергается спонтанному нарушению симметрии, поскольку не взаимодействует с бозоном Хиггса.

История

За вклад в объединение слабого и электромагнитного взаимодействий элементарных частиц Шелдону Глэшоу, Стивену Вайнбергу и Абдусу Саламу была присуждена Нобелевская премия по физике за 1979 г. Существование электрослабых взаимодействий было экспериментально установлено в две стадии: сначала были открыты нейтральные токи в совместном эксперименте Гаргамелла по рассеиванию нейтрино в 1973 г., а затем совместные эксперименты UA1 и UA2 в 1983 г. доказали существование W и Z калибровочных бозонов при помощи протон-антипротонных столкновений на ускорителе SPS (Super Proton Synchrotron, протонный суперсинхротрон).

Литература

См. также

Информация должна быть проверяема, иначе она может быть поставлена под сомнение и удалена.
Вы можете отредактировать эту статью, добавив ссылки на авторитетные источники.
Эта отметка установлена 15 мая 2011.

Многие из сильно взаимодействующих частиц — адронов — имеют электрический заряд и тем самым участвуют в электромагнитных взаимодействиях. Кроме того, адроны участвуют в слабых взаимодействиях, и типичный пример тому — /3-распад нейтрона. Однако, как мы показали выше, адроны составлены из кварков. Поэтому вполне естественно ожидать, что электромагнитное и слабое взаимодействия адронов отражает наличие соответствующих взаимодействий у кварков. Теоретическое описание таких

взаимодействий было построено в 60-70 гг. Ш. Глэшоу, С. Вайнбергом и А. Саламом, удостоеными в 1979 г. Нобелевской премии по физике.

Заслуга этих ученых состоит в создании теории, объединившей в себе два типа взаимодействия, которые долгое время представлялись не связанными друг с другом. В новой теории, теории электрослабого взаимодействия, электромагнитное поле и поле слабого взаимодействия представляются разными компонентами одного поля, с которым связаны четыре кванта — j, W + , W ~ , Z 0 . По современной классификации все эти четыре частицы являются бозонами. Взаимодействие заряженных частиц, которое, как считалось,

происходит лишь путем обмена квантами электромагнитного поля —фотонами, на очень малых расстояниях между частицами (~ 10 ~15 см и меньше) изменяет свой характер. В игру вступает новый механизм — обмен тяжелым промежуточным нейтральным бозоном Z 0 , и на таких расстояниях следует учитывать оба типа взаимодействия — электромагнитное и слабое. Новая теория существенным образом отличается от старой тем, что в ней взаимодействуют не только заряженные частицы — взаимодействуют протон с нейтроном, два нейтрона, нейтрино рассеивается на нуклонах и т. п. Подчеркнем, что здесь речь идет о взаимодействии, не являющимся сильным.

Еще в 60-х годах физики-теоретики обратили внимание, что существует, по-видимому, какая-то глубокая симметрия между кварками различных ароматов и лептонами. На существование такой симметрии указывает следующая таблица:

Именно на основе кварк-лептонной симметрии еще в 1964 г. было предсказано существование с-кварка. После открытия в 1975 г. т-лептона на основе той же симметрии было предсказано существование b- и t-кварков. Правдивый кварк (или tоp - кварк) был открыт совсем недавно, в 1995 г., в полном соответствии с кварковой симметрией.

Фермионы первого поколения в совокупности с фотонами является той материей, из которой построена современная Вселенная. Из u- и d-кварков состоят нуклоны, а значит, и ядра атомов, из электронов — атомные оболочки.

Без электронных нейтрино не могли бы протекать реакции ядерного синтеза в Солнце и звездах. Что касается фермионов второго и третьего поколений, то их роль в современном мире очень мала, но, по-видимому, они играли важную роль в ранней Вселенной, в первые мгновения т. н. Большого взрыва.

с участием W ~ -бозона. Этот процесс можно стадии: вначале мюон испускает бозон и нейтрино

а затем отрицательный W ~ -бозон рождает пару (е ~ , ν - _е).

В отличие от лептонов, процессы поглощения и испускания W-бозонов в системе квар-

кварков могут приводить к переходам между поколениями. Поэтому наряду с реакциями

происходят кварковые переходы

Конечно, такие переходы между соседними поколениями менее вероятны, чем внутри одного поколения. Цепочки этих превращений идут от массивных кварков к более легким:

t àbàcàsàu - + ν - _e

при котором ∆S = 1, а также распад тяжелого

B-мезона на D 0 с последующим образованием К -

B - à D 0 +μ - +ν - _μ

Рис. 12.6 служит иллюстрацией рассмотренных процессов. На нем изображены β-распад

нейтрона, который можно рассматривать на кварковом уровне как переход одного из

d-кварков в u-кварк по схеме

d -> W ~ + u -> е ~ + ν - _e + u (12.20)

и нелептонный распад

при котором одновременно с обменом W-бозоном внутри кварковой системы происходит рождение пары (uu - ) при поглощении глюона.

Теория электрослабого взаимодействия естественным образом объяснила эффект несохранения пространственной четности и позволила указать привлекательную возможность для теоретического описания нарушения СР-инвариантности в слабых процессах. Успехи этой теории вселили надежду на то, что возможно построение новой, более

Рис. 12.6

Однако, описание взаимодействий элементарных частиц, которое формирует окружающий мир и ответственно за его происхождение зачастую базируется на достаточно сложных математических моделях, требующих применения специфического математического аппарата для их реализации. Именно поэтому знакомство с современными подходами и способами решения физических задач весьма полезно и овладение математическим аппаратом при изучении физического мира необходимо каждому, интересующемуся физикой.

Следует заметить, что при описании современного состояния теории элементарных частиц использованы оценки, базирующиеся на размерных оценках, что позволило сразу же получить количественные характеристики микромира. По крайней мере, их использование не требовало глубоких знаний математики и позволило более конкретно ощутить всю мощь теории и проблемы.