Электраслабае ўзаемадзеянне

У фізіцы элементарных часціц электрасла́бае ўзаемадзе́янне з’яўляецца агульным апісаннем двух з чатырох фундаментальных узаемадзеянняў: слабага ўзаемадзеяння і электрамагнітнага ўзаемадзеяння. Хоць гэтыя два ўзаемадзеянні вельмі адрозніваюцца на звычайных нізкіх энергіях, у тэорыі яны ўяўляюцца як дзве розныя праявы аднаго ўзаемадзеяння. Пры энергіях вышэй энергіі аб’яднання (парадку 100 ГэВ) яны злучаюцца ў адзінае электраслабае ўзаемадзеянне.

Кароткі агляд розных сямействаў элементарных і састаўных часціц, і тэорыі, якія апісваюць іх узаемадзеянні. Ферміёны злева, базоны справа. (на пункты на карцінцы можна націскаць)

Тэорыя электраслабага ўзаемадзеяння

Тэорыя электраслабага ўзаемадзеяння ўяўляе сабой створаную ў канцы 60-х гадоў 20-га стагоддзя С. Вайнбергам, Ш. Глэшау, А. Саламам адзіную (аб’яднаную) тэорыю слабага і электрамагнітнага ўзаемадзеянняў кваркаў і лептонаў, якія ажыццяўляюцца праз абмен чатырма часціцамі — бязмасавымі фатонамі (электрамагнітнае ўзаемадзеянне) і цяжкімі прамежкавымі вектарнымі базонамі (слабае ўзаемадзеянне). Прычым фатон і Z-базон з’яўляюцца суперпазіцыяй іншых дзвюх часціц — B⁰ і W⁰:

${\displaystyle \gamma =B^{0}\cdot \cos \theta _{W}+W^{0}\cdot \sin \theta _{W},}$

${\displaystyle Z^{0}=-B^{0}\cdot \sin \theta _{W}+W^{0}\cdot \cos \theta _{W},}$

дзе ${\displaystyle \theta _{W}}$ — вугал электраслабага змешвання (вугал Вайнберга^[ru]).

Такім чынам, у гэтай тэорыі пастуліруецца, што электрамагнітнае і слабае ўзаемадзеянні — гэта розныя праявы адной сілы.

Матэматычна аб’яднанне ажыццяўляецца пры дапамозе калібровачнай групы SU(2) × U(1). Адпаведныя калібровачныя базоны — фатон (электрамагнітнае ўзаемадзеянне) і W- і Z-базоны (слабае ўзаемадзеянне). У Стандартнай мадэлі калібровачныя базоны слабага ўзаемадзеяння атрымліваюць масу з-за спантаннага парушэння электраслабай сіметрыі ад ${\displaystyle SU(2)\times SU(1)_{Y}}$ да ${\displaystyle SU(1)_{em}}$, выкліканага механізмам Хігса (гл. таксама Хігсаўскі базон). Ніжнія індэксы выкарыстоўваюцца, каб паказаць, што існуюць розныя варыянты ${\displaystyle SU(1)}$; генератар ${\displaystyle SU(1)_{em}}$ даецца выразам ${\displaystyle Q=Y/2+I_{3}}$, дзе Y — генератар ${\displaystyle SU(1)_{Y}}$ (т.зв. слабы гіперзарад), а ${\displaystyle I_{3}}$ — адзін з генератараў ${\displaystyle SU(2)}$ (кампанент ізаспіна). Адрозненне паміж электрамагнетызмам і слабым узаемадзеяннем з’яўляецца ў выніку (нетрывіяльнай) лінейнай камбінацыі Y і ${\displaystyle I_{3}}$, якая знікае для базона Хігса (гэта ўласны стан як Y, так і ${\displaystyle I_{3}}$): ${\displaystyle SU(1)_{em}}$ вызначаецца як група, генераваная менавіта гэтай лінейнай камбінацыяй, і не падвяргаецца спантаннаму парушэнню сіметрыі, бо не ўзаемадзейнічае з базонам Хігса.

Гісторыя

За ўклад у аб’яднанне слабага і электрамагнітнага ўзаемадзеянняў элементарных часціц Шэлдану Глэшау, Стывену Вайнбергу і Абдусу Саламу была прысуджана Нобелеўская прэмія па фізіцы за 1979. Існаванне электраслабых узаемадзеянняў было эксперыментальна ўстаноўлена ў два крокі: спачатку былі адкрыты нейтральныя токі ў сумесным эксперыменце Гаргамела па рассейванню нейтрына ў 1973 г., а затым сумесныя эксперыменты UA1 і UA2 у 1983 г. даказалі існаванне W і Z калібравальных базонаў пры дапамозе пратон-антыпратонных сутыкненняў на паскаральніку SPS (Super Proton Synchrotron, пратонны суперсінхратрон).

Гл. таксама

• Стандартная мадэль
• Калібровачны базон
• Механізм Хігса

Літаратура

• Электраслабае ўзаемадзеянне // Беларуская энцыклапедыя: У 18 т. Т. 18. Кн. 1: Дадатак: Шчытнікі — Яя / Рэдкал.: Г. П. Пашкоў і інш. — Мн. : БелЭн, 2004. — Т. 18. Кн. 1. С. 90.
• Электрослабое взаимодействие — артыкул з Фізічнай энцыклапедыі