Калібрувальний бозон

Відео: MinutePhysics - Бозон Хіггса: Як відкрити частинку? (Частина 3)

У фізиці елементарних частинок калібровані бозони - це бозони, які переносниками фундаментальних взаємодій природи. Точніше, елементарні частинки, взаємодії яких описуються калібрувальної теорією, діють один на одного за допомогою обміну калібрувальними бозонами, зазвичай як віртуальними частинками.
У Стандартної моделі існує три типи калібрувальних бозонів: фотони, W і Z бозони і глюони. Кожен тип відповідає одному з трьох взаємодій, описується в рамках Стандартної моделі: фотони - калібровані бозони електромагнітної взаємодії, W і Z бозони переносять слабку взаємодію, а глюони переносять сильну взаємодію. Через конфайнмент ізольовані глюони не народжуються при низьких енергіях. Втім, при низьких енергіях можливе спостереження масивних глюболів (glueballs), існування яких на 2006 рік експериментально не підтверджено.
Кількість калібрувальних бозонів
У квантовій калібрувальної теорії калібрувальні бозони є квантами калібрувальних полів. Отже, калібрувальних бозонів існує стільки ж, скільки джерел калібрувальних полів. У квантової електродинаміки калібрувальна група - U (1) - в цьому найпростішому випадку всього один калібрувальний бозон. У квантовій хромодинамике складніше група SU (3) має 8 джерел, що відповідає 8 глюонів. Три W і Z бозони відповідають, грубо кажучи, трьох джерел SU (2) в теорії електрослабкої взаємодії.


Масивні калібрувальні бозони
З технічних причин, що включає калібровану інваріантність, калібровані бозони математично описуються рівняннями поля для безмасовіх частинок. Отже, на наївному теоретичному рівні сприйняття все калібровані бозони повинні бути безмасовіми, а взаємодії, які вони описують, повинні бути взаємодіями далекої дії. Конфлікт між цією ідеєю і експериментальним фактом, що слабка взаємодія має дуже малий радіус дії, вимагає подальшого теоретичного дослідження.
За Стандартної моделі W і Z бозони одержують масу через механізм Хіггса. У механізмі Хіггса чотири калібрувальних бозона (SU (2) Х U (1) симетрії) електрослабкої взаємодії з`єднуються в поле Хіггса. Це поле схильне спонтанного порушення симетрії через форму його потенціалу взаємодії. В результаті через Всесвіт проходить ненульовий конденсат поля Хіггса. Цей конденсат з`єднується з трьома калібрувальними бозонами електрослабкої взаємодії (W ± і Z), повідомляючи їм масу- калібрувальний бозон залишився залишається безмасовім (фотон). Ця теорія також передбачає існування скалярного бозона Хіггса, який до цих пір не знайшли.


Теорії великого об`єднання
В теоріях великого об`єднання (ТВО) з`являються додаткові калібрувальні X і Y бозони. Вони управляють взаємодіями між кварками і лептони, порушуючи закон збереження баріонів числа і викликаючи розпад протона. Ці бозони мають величезну за квантовими мірками масу (можливо, навіть більшу, ніж W і Z бозони) через порушення симетрії. До сих пір ніхто не почув жодного експериментального підтвердження існування цих бозонів (наприклад, в серії спостережень за розпадами протонів на японській установці Супер-Каміоканде).
Гравітон
Четверта фундаментальна взаємодія, гравітація, також може переноситися бозоном, який був названий гравітон. При відсутності експериментальної очевидності і математично послідовної теорії квантової гравітації невідомо, гравітон калібрувальним бозоном чи ні. Роль калібрувальної інваріантності в Загальній теорії відносності грає схожа симетрія - симетричність діфеоморфізму.

Увага, тільки СЬОГОДНІ!