 |
 |
 |
 |
|
 |
 |
159
В настоящее время большинство физиков считает кварки подлинно элементарными частицами —
точечными, неделимыми и не облагающими внутренней структурой *. В этом отношении они
напоминают лептоны, и уже давно предполагается, что между этими двумя различными, но сходными
по своей структуре семействами должна существовать глубокая взаимосвязь. Таким образом, наиболее
вероятное число истинно элементарных частиц (не считая переносчиков (фундаментальных
взаимодействий) на конец XX в. равно 48. Из них: лептонов (6 х 2)=12 плюс кварков (6 х 3) х 2 = 36.
* Правда, у некоторых физиков (коль скоро число кварков оказывается чрезмерно большим), возникает искушение
предположить, что и они состоят из более мелких частиц.
10.3.3. Теория электрослабого взаимодействия
В 70-е гг. XX в. в естествознании произошло выдающееся событие: два фундаментальных
взаимодействия из четырех физики объединили в одно. Картина фундаментальных взаимодействий
несколько упростилась. Электромагнитное и слабое взаимодействия, казалось бы, весьма разные по
своей природе, предстали как разновидности единого электрослабого взаимодействия. Теория
электрослабого взаимодействия в окончательнбй форме была создана двумя независимо работавшими
физиками — С. Вайнбергом и А. Саламом. Теория электрослабого взаимодействия решающим
образом повлияла на дальнейшее развитие физики элементарных частиц в конце XX в.
Главная идея в построении этой теории состояла в описании слабого взаимодействия на языке
концепции калибровочного поля, в соответствии с которой ключом к пониманию природы
взаимодействий служит симметрия. Одна из фундаментальных идей в физике второй половины XX в.
— это убеждение, что все взаимодействия существуют лишь для того, чтобы поддерживать в природе
некий набор абстрактных симметрий. Какое отношение имеет симметрия к фундаментальным
взаимодействиям? Ведь, на первый взгляд, утверждение о существовании подобной взаимосвязи
кажется весьма парадоксальным.
Прежде всего о том, что понимается под симметрией. Принято считать, что предмет симметричен,
если он остается неизменным после той или иной операции по его преобразованию. Так, сфера
симметрична, потому что выглядит одинаково при повороте на любой угол относительно ее центра.
Законы электричества симметричны относительно замены положительных зарядов отрицательными и
наоборот. Таким образом, под симметрией понимается инвариантность системы относительно некой
операции.
Существуют разные типы симметрии: геометрические, зеркальные, негеометрические. Среди
негеометрических есть так называемые калибровочные симметрии. Калибровочные симметрии носят
абстрактный характер и органами чувств непосредственно не фиксируются. Они связаны с
изменением отсчета уровня, масштаба или значения некоторой физической величины. Система
обладает калибровочной симметрией, если ее природа остается неизменной при такого рода
преобразовании. Так, например, в физике работа зависит от разности высот, а не от абсолютной
высоты; напряжение — от разности потенциалов, а не от их абсолютных величин и др. Симметрии, на
которых основан пересмотр понимания фундаментальных взаимодействий, именно такого рода.
Калибровочные преобразования симметрии могут быть глобальными и локальными. Глобальные