БСЭ БСЭ - Большая Советская Энциклопедия (СЛ)

.

В модели Вайнберга — Салама промежуточных бозонов три: два заряженных, W + и W -, и один нейтральный, Z 0. Эти частицы, согласно расчётам, должны быть в десятки раз тяжелее протона ( M W ³ 40 M p , M Z ³ 80 M p ). Характерная величина массы этих бозонов получается из величины константы С. в. G постоянной тонкой структуры a = 1/ 137, характеризующей электромагнитное взаимодействие частиц ( ). То обстоятельство, что в теорию существенным образом входит a , отражает очень важное свойство теории: она является единой теорией слабого и электромагнитного взаимодействий. При этом промежуточные бозоны и нейтральные токи необходимы для того, чтобы теория была непротиворечивой.

Как отметил ещё в 1936 В. Гейзенберг, контактное взаимодействие фермиевских токов приводит к очень сильному росту С. в. на малых расстояниях. Позднейшие теоретические исследования показали, что теория такого взаимодействия неперенормируема: содержит бесконечное число бесконечных величин. В отличие от контактной фермиевской теории и от теории с одними лишь заряженными промежуточными бозонами, теория, содержащая симметричным образом заряженные и нейтральные бозоны и токи, перенормируема. Она содержит лишь несколько бесконечно больших величин, от которых можно избавиться с помощью операции, называемой перенормировкой (см. Квантовая теория поля ) .

Промежуточные бозоны ( W +, W -, Z 0 ) — нестабильные частицы. Т. к. их масса очень велика, то для их образования нужны очень высокие энергии, недоступные современным ускорителям.

Очень важный вопрос в модели Вайнберга — Салама — вопрос о нейтральных токах, меняющих странность, которые на опыте на много порядков подавлены по сравнению с заряженными токами и с нейтральными токами, сохраняющими странность. Например, распад долгоживущего нейтрального К-мезона: ® m ++ m -подавлен по сравнению с распадом К +® m ++ n mв 10 8раз, а верхний предел для распада K +® p m+ n m + составляет примерно 10 -7от полной вероятности распада К-мезона. О ещё более сильной подавленности нейтральных токов, изменяющих странность, свидетельствует наблюдённая на опыте малая величина разности масс долгоживущего и короткоживущего нейтральных К-мезонов; такая разность масс возникает за счёт перехода К 0Û и была бы очень большой, если бы существовало прямое взаимодействие нейтральных токов . Для того чтобы в рамках теории объяснить отсутствие нейтральных токов с изменением странности, было постулировано, что наряду с тремя кварками р, n, l существует четвёртый кварк с , который получил назв. «очарованного», или «суперзаряженного». При этом заряженный адронный ток, взаимодействующий с W-бозонами, имеет вид:

n cos J + lsin J + n sin J + lcos J,

а нейтральный адронный ток, взаимодействующий с Z 0-бозоном, переводит кварки сами в себя: он содержит четыре слагаемых , , , и не содержит слагаемых типа и, следовательно, сохраняет странность.

Если существуют с -кварки, то должны существовать и адроны, содержащие эти кварки, т. н. «очарованные адроны». Осенью 1974 С. Тинг с сотрудниками и Б. Рихтер с сотрудниками (США) обнаружили мезоны с массами в 3,1 Гэв и 3,7 Гэв, которые, возможно, являются состояниями типа . Если такая интерпретация верна, то это открытие указывает на правильность стратегии, лежащей в основе модели Вайнберга — Салама и ведущихся в настоящее время работ по созданию единой теории слабых, электромагнитных и сильных взаимодействий.

Лит.: Паули В., Нарушение зеркальной симметрии в законах атомной физики. К старой и новой теории нейтрино, в сборнике: Теоретическая физика 20 века, М., 1962, с. 376—418; Ву Ц. С., Мошковский С. А., Бета-распад, пер. с англ., М., 1970; Окунь Л. Б., Слабое взаимодействие элементарных частиц, М., 1963; Магshak R. Е., Riazuddiп, Ryап С. P., Theory of weak interactions in particle physics, N. Y., 1969.

Л. С. Окунь.

Рис. 4 к ст. Слабые взаимодействия.

Рис. 5 к ст. Слабые взаимодействия.

Рис. 7 к ст. Слабые взаимодействия.

Рис. 2 к ст. Слабые взаимодействия.

Рис. 6. Нарушение пространственной чётности инвариантности относительно зарядового сопряжения в процессах слабого взаимодействия, а также инвариантность слабого взаимодействия относительно комбинированной инверсии иллюстрируются на распадах m +®e ++ n е+ ñ m(а) и m -® е -+ ñ е+ n m(б). Жирная стрелка — направление спина мюона m +(m -) («кружок» со стрелкой обозначает направление «вращения», отвечающее указанному направлению спина); тонкая стрелка — направление импульса позитрона е +(электрона е -); пунктирная стрелка — изображение вылета е +(е -) в «зеркале» Р (при зеркальном отражении направление спина — направление «вращения» не меняется). Если бы в слабых взаимодействиях сохранялась пространственная чётность, т. е. существовала зеркальная симметрия, то вероятности вылета е +(е -) под углами J и p — J к направлению спина m +и m -были бы одинаковыми. Если бы слабое взаимодействие было инвариантно относительно зарядового сопряжения, то распады m +и m -выглядели бы одинаково. в действительности этого не наблюдается. Инвариантность слабых взаимодействий относительно комбинированной инверсии проявляется в том, что оказываются одинаковыми вероятности вылета е +под углом J к спину m +(а) и вылета е -под углом p — J к спину m -(б).