Фрэнк Вильчек - Тонкая физика. Масса, эфир и объединение всемирных сил

Наряду с глюонами кварки являются участниками сильного взаимодействия (экспериментальный аспект) или КХД (теоретический аспект). Они представляют собой фермионы со спином 1/2. Существует три различных аромата U −кварков — u (верхний), c (очарованный) и t (истинный), каждый из них имеет один и тот же электрический заряд 2e/3 и одну единицу цветного заряда (красного, зеленого или синего); кроме того, существует три аромата D −кварков — d (нижний), s (странный) и b (прелестный), каждый из них также имеет электрический заряд −e /3 и цветной заряд одного из трех цветов. Процессы слабого взаимодействия могут трансформировать различные ароматы друг в друга. Таким образом (цветные) глюоны меняют цветной заряд кварка, но не его аромат, в то время как W −бозоны меняют аромат, но не цветной заряд. Кварки не наблюдаются непосредственно, но оставляют свою подпись в струях (экспериментальный аспект) и используются в качестве строительных блоков для построения наблюдаемых адронов (теоретический аспект). Все взаимодействия Центральной теории сохраняют разность общего количества кварков и антикварков. Это называется сохранением барионного числа и обеспечивает стабильность протонов. Единые теории обычно предполагают существование взаимодействий, которые превращают кварки в лептоны, а также могут приводить к распаду протонов. До сих пор такого распада не наблюдалось. См. также: Выделенные курсивом слова.

Тот факт, что кварки никогда не наблюдаются изолированно. Если точнее, то для любого наблюдаемого состояния разность количества кварков и антикварков кратна трем. Конфайнмент — это математическое следствие хромодинамики, которое нелегко продемонстрировать.

Логическое расширение уравнений общей теории относительности. На языке геометрии космологический член либо поощряет равномерное расширение пространства-времени, либо препятствует ему (в зависимости от его знака). Кроме того, космологический член можно интерпретировать как влияние постоянной плотности энергии (положительной или отрицательной) на метрическое поле. Эта плотность ρ сопровождается давлением р , связанным с ней посредством «хорошо темперированного уравнения» ρ = −р / с 2 .

Причудливое название унифицированной системы учета кварков и лептонов, которое в полной мере объясняет характер их сильных (цветных), слабых и электромагнитных зарядов. В качестве математической структуры используется спинорное представление группы SO (10), а также конкретный выбор подгруппы SU (3) × SU (2) × U (1). Выбор подгруппы определяет, как Центральная теория встраивается в единую теорию. Если мы допускаем только преобразования установленной, меньшей центральной симметрии, единый кредитный счет распадается на шесть несвязанных фрагментов, а специфический характер электрических зарядов (или, что то же самое, гиперзарядов) остается без объяснения. См. также: Единая теория.

«Блаженнее просить прощения, чем разрешения». Это глубокая истина.

Сокращенное название квантовой хромодинамики. См. также: Хромодинамика.

Сокращенное название квантовой электродинамики. Это версия электродинамики, включающей квантовую теорию. Полям в ней свойственны спонтанные флуктуации (виртуальные фотоны), а их возмущения проявляются в виде дискретных, частицеподобных единиц (реальные фотоны). См. также: Электродинамика, Фотон, Квантовое поле.

e (электрон), μ (мюон), τ (тау−лептон), а также соответствующие им нейтрино. Эти частицы несут нулевой цветной заряд. Частицы e , μ и τ имеют один и тот же электрический заряд −e . (Да, я понимаю, что один и тот же символ используется для обозначения разных вещей. Если подумать, то это часто бывает с буквами.) Нейтрино несут нулевой электрический заряд. Все они участвуют в слабых взаимодействиях.

Существуют очень хорошие (но не совершенные) законы сохранения, согласно которым разность общего числа электронов и антиэлектронов, плюс разность общего числа электронных нейтрино и антинейтрино не меняется со временем (несмотря на то что отдельные числа могут изменяться), то же касается частиц μ и τ. Например, при распаде мюона конечным продуктом является электрон, мюонное нейтрино и электронное антинейтрино. И начальное состояние, и конечное состояние имеют мюонное лептонное число 1 и электронное лептонное число 0. Эти «законы сохранения лептонного числа» нарушаются явлением нейтринных осцилляций. Небольшое нарушение закона сохранения лептонного числа было предсказано едиными теориями. Его наблюдение побуждает нас считать, что эти теории развиваются в правильном направлении. См. также: Нейтрино.

Симметрия, поддерживающая независимые преобразования в разных областях пространства-времени. Локальная симметрия — очень мощное требование, которому соответствуют далеко не все уравнения. И наоборот, принимая локальную симметрию, мы приходим к вполне конкретным уравнениям, вроде уравнений Максвелла и Янга — Миллса. Именно эти уравнения характеризуют Центральную теорию и мир. Локальная симметрия также называется калибровочной симметрией по интересным, но неясным историческим причинам. См. также: Симметрия, Уравнения Максвелла, Уравнения Янга — Миллса.

Свойство частицы или системы, являющееся мерой ее инерции (то есть масса частицы показывает нам, насколько трудно изменить ее скорость). На протяжении веков ученые считали, что масса сохраняется, но теперь мы знаем, что это не так.

Концепция, реализованная в современной физике, согласно которой объекты с ненулевой массой могут создаваться из строительных блоков с нулевой массой.

Тип сильно взаимодействующей частицы, или адрона. См. также: Адрон.

Поле, которое можно рассматривать как определяющее единицы для измерения времени и расстояния (во всех направлениях) в точке пространства-времени. Таким образом, само пространство содержит линейки и часы для его измерения. Обычные линейки и часы переводят эту основополагающую структуру в доступные формы. Материя влияет на метрическое поле, и наоборот . Их взаимодействие описывается общей теорией относительности и порождает наблюдаемую силу гравитации. См. также: Общая теория относительности.

Вид элементарной частицы, которая не имеет ни электрического, ни цветного заряда. Нейтрино представляют собой фермионы со спином 1/2. Существует три разных типа или аромата нейтрино, связанных с тремя ароматами заряженных лептонов (электронов — е , мюонов — μ и тау-лептонов — τ). В процессах слабого взаимодействия заряженные лептоны и их античастицы могут быть преобразованы в нейтрино и их античастицы, но всегда с сохранением лептонных чисел. (См.: Лептоны.) Солнце обильно испускает нейтрино, но их взаимодействия настолько слабы, что почти все они свободно проходят сквозь Солнце, не говоря уже о Земле, когда оказывается на их пути. Тем не менее в ходе смелых экспериментов была обнаружена малая доля нейтрино, которые все-таки провзаимодействовали с детектором. Недавно было установлено, что различные типы нейтрино при их распространении на большие расстояния осциллируют, переходя из одной формы в другую (например, электронное нейтрино может превращаться в мюонное нейтрино). Такие колебания нарушают лептонные законы сохранения. Их существование и приблизительная величина согласуются с предусмотренными едиными теориями.