Операции симметрии и законы сохранения

В параграфах 2.10 и 2.11 были приведены актуальные сведения относительно частиц и их взаимодействий. Но эти сведения не были объединены в теорию, для которой характерны различные переходы между концептами, а именно принципами, законами и параметрами. Ближайшая наша задача состоит в рассмотрении основ теории физики элементарных частиц. Они многообразны. Несмотря на их разнообразие можно выделить некоторый образец характеристики теории, ее магистральный путь развития. В науке образцы стратегической значимости принято называть парадигмами. Парадигма — греческое слово, которое как раз и означает образец теоретизирования.

Парадигма теории физики элементарных частиц

  • • Исходят из принципа наименьшего действия, записанного посредством функции Лагранжа.
  • • Из принципа наименьшего действия выводятся уравнения, т.е. законы.
  • • Исходя из них, подсчитывают значения параметров. Если они не соответствуют результатам экспериментов, то уравнения уточняются посредством опоры на сведения об экспериментальных значениях масс и зарядов частиц, а также постоянных связи. Такое уточнение называется перенормировкой.
  • • Осмысление квантов взаимодействий, их параметров производится посредством операции калибровочной инвариантности.
  • • Каждому преобразованию функции Лагранжа, оставляющего ее неизменной, т.е. операциям симметрии, сопоставляют некоторые законы сохранения.

Своеобразие квантово-полевого подхода особенно рельефно представляет понятие калибровочной инвариантности. Обратимся к нему в первую очередь. Речь идет об инвариантности законов в зависимости от фазы волновой функции. Она же указывается применительно к каждой пространственной точке. Сам вид волновых функций, записываемых в экспоненциальной форме |f(x) = e^(x указывает на связь инвариантности с фазой ф(х). Исходное уравнение должно быть проверено на предмет инвариантности после следующей замены:

Но будет ли квантово-полевое уравнение инвариантным относительно указанного преобразования? Будет, но лишь в одном случае. В уравнении должны присутствовать члены, которые бы в точности компенсировали (калибровали) возникающие в силу дифференцирования а(х) добавки. Указанная калибровка предполагает введение представления о так называемых компенсирующих полях, которые представляют собой безмассовые бозоны, т.е. частицы со спином, равным 1. Таковы фотоны — для электромагнитных взаимодействий, W+-f W - и Z-бозоны — для слабых взаимодействий, глюоны — для сильных взаимодействий.

Все указанные частицы называют квантами взаимодействий, причем неслучайно. Дело в том, что если не принимать во внимание калибровочную инвариантность, то полностью остается неясным механизм взаимодействий частиц. Альтернативой такому пониманию как раз и является калибровочная инвариантность, выявляющая реальность компенсирующих полей. Причем, как выяснилось, именно калибровочная инвариантность позволяет высветить те внутренние свойства, которые сохраняются. Она придала всей квантовой теории ноля невиданную ранее цельность. Весьма показательна оценка знаменитым японо-американским физиком Дж. Сакураи идеи введения векторных полей на основе локальной калибровочной инвариантности.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >