Главная > Физика > Лептоны и кварки
<< Предыдущий параграф
Следующий параграф >>
<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Макеты страниц

1. ВВЕДЕНИЕ

Как известно, слабое взаимодействие ответственно за большое число различных физических процессов: ядерный -распад, многочисленные распады элементарных частиц, нейтринные реакции, несохранение четности в -распадах ядер и в оптических спектрах атомов. В слабом взаимодействии принимают прямое участие как адроны, так и лептоны. Оно играет важную роль в астрофизике: в ядерных реакциях на Солнце, в механизме взрыва сверхновых звезд.

Отдельные слабые процессы используются сегодня в технике (например, угловая асимметрия в распаде мюона дает уникальную возможность для анализа тонких химических эффектов). Однако интерес к слабому взаимодействию связан в основном не с этим, а с тем, что его исследование открывает путь к построению единой теории элементарных частиц и взаимодействий между ними. Практические же следствия такой единой теории не могут не быть исключительно важными, хотя сегодня их очень трудно предугадать.

Характерным отличием слабого взаимодействия от более сильных взаимодействий — сильного и электромагнитного — является то, что оно нарушает целый ряд законов сохранения: пространственной четности Р, зарядовой четности С, комбинированной четности СР, странности, чарма и т. д.

Другой характерной чертой слабого взаимодействия, которая и обусловила его название «слабое», является то, что процессы, инициирсванные им, протекают медленнее, чем сильные и электромагнитные процессы, имеют меньшие вероятности. Следует подчеркнуть, однако, что слабое взаимодействие действительно слабо лишь при сравнительно низких энергиях взаимодействующих частиц. При энергиях же сталкивающихся частиц, превышающих 100 ГэВ (в системе центра масс), и переданных импульсах того же порядка слабое взаимодействие становится даже несколько сильнее электромагнитного.

В 1960-х годах была построена единая теория слабого и электромагнитного взаимодействий, которая получила замечательные экспериментальные подтверждения в 1970-х и 80-х годах. Теория электромагнитного взаимодействия — квантовая электродинамика — стала при этом одной из ветвей единой теооии так

называемого электрослабого взаимодействия. Другой ветвью этой единой теории стала теория слабого взаимодействия.

Хорошо известно, что электромагнитное взаимодействие обусловлено взаимодействием электромагнитного тока с фотонами (рис. 1.1). Аналогично этому слабое взаимодействие обусловлено взаимодействием слабых токов с так называемыми промежуточными векторными бозонами: Коренное отличие слабого взаимодействия от электромагнитного заключается в том, что фотон безмассовый, а промежуточные векторные бозоны очень тяжелые: они примерно в 100 раз тяжелее протона.

Слабые токи, испускающие и поглощающие -бозоны, называются заряженными токами, поскольку они меняют заряды входящих в них частиц.

Рис. 1.1

Рис. 1.2

Рис. 1.3

Примером таких токов являются токи или и их эрмитово-сопряженные токи и взаимодействие, которых путем обмена виртуальным -бозоном приводит к распаду мюона (рис. 1.2).

Источником являются нейтральные токи типа ее, в которых входящие и выходящие частицы одинаковы. Нейтральные токи дают, например, рассеяние (рис. 1.3).

Как заряженные, так и нейтральные токи содержат лептонную и адронную части. В настоящее время известно шесть лептонов, которые естественным образом разбиваются на три пары:

— так что у каждого заряженного лептона есть своз нейтрино. В заряженный лептонный ток каждый из лептонэв входит со своим нейтрино:

Этот ток испускает -бозоны и поглощает -бозоны. Эрмитово-сопряженный ток

испускает -бозоны и поглощает -бозоны. Нейтральный .

Указанные выше лептонные токи описывают одновременно процессы как с участием лептонов так и с участием антилептонов что обусловлено свойствами входящих в них операторов. Так, например, оператор рождает электрон и уничтожает позитрон, а оператор рождает позитрон и уничтожает электрон. Аналогично действуют и операторы других частиц.

<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Оглавление