Фрэнк Вильчек - Тонкая физика. Масса, эфир и объединение всемирных сил

Физическая константа, которая играет центральную роль в квантовой теории. Она встречается, например, в соотношении E = hν , связывающем энергию фотона с частотой света, который он представляет, или в соотношении p = h / λ , связывающем импульс фотона с длиной волны λ света.

Очень устойчивая комбинация кварков и глюонов. Когда-то считалось, что протоны и нейтроны являются фундаментальными частицами; теперь мы понимаем, что они представляют собой сложные объекты. Можно построить полезную модель атомных ядер, используя идею о том, что они являются связанной системой, состоящей из протонов и нейтронов. Протоны и нейтроны имеют примерно одинаковую массу; нейтрон примерно на 0,2 % тяжелее. Протоны имеют электрический заряд e , равный по величине заряду электронов, но противоположный по знаку. Ядра атомов водорода являются одиночными протонами. Известно, что протоны живут по меньшей мере 10 32лет, что намного превышает время жизни Вселенной, однако единые теории предполагают, что их продолжительность жизни не может намного превышать существующий предел и для проверки этого предположения проводятся важные эксперименты.

Сокращенное название Релятивистского коллайдера тяжелых ионов. РКТИ находится на Лонг-Айленде, в Брукхейвенской национальной лаборатории. Столкновения на РКТИ в очень небольшом объеме и в течение очень коротких периодов времени воспроизводят экстремальные условия, подобные тем, которые имели место в самые ранние моменты Большого Взрыва.

Некоторые вещества при охлаждении до очень низких температур переходят в фазу, в которой их отклик на электрическое и магнитное поля приобретает качественно новые особенности. Их электрическое сопротивление исчезает, и они в значительной степени вытесняют магнитные поля (эффект Мейсснера). Мы говорим, что они становятся сверхпроводниками. Математическое описание электромагнитного поведения сверхпроводников показывает, что внутри сверхпроводников фотоны приобретают ненулевую массу.

W − и Z −бозоны, несмотря на то что во многом напоминают фотоны, — имеют спин 1 и реагируют на (слабые цветные) заряды, — имеют ненулевую массу. На первый взгляд, эта ненулевая масса исключила бы привлекательную идею о том, что W − и Z −бозоны, подобно фотонам, подчиняются уравнениям с локальной симметрией. Сверхпроводимость указывает путь вперед. Постулируя то, что пространство является сверхпроводником не для электрических зарядов, а для зарядов, которые имеют значение для W − и Z −бозонов, мы придаем этим частицам ненулевую массу, сохраняя при этом локальную симметрию основополагающих уравнений. Это центральная идея современной электрослабой теории, и она, кажется, очень хорошо описывает Природу. Более умозрительные идеи постулируют дополнительный слой сверхпроводимости Сетки, чтобы придать очень большие массы частицам, которые опосредуют кварк-лептонные переходы.

Сущность, которую мы воспринимаем как пустое пространство. Наши глубочайшие физические теории показывают, что она очень высокоструктурирована; более того, она, по-видимому, является основной составляющей реальности. Сетке посвящена глава 8.

1. В физике Ньютона сила определяется как воздействие, которое при влиянии на тело вызывает его ускорение. Это определение было и остается полезным, поскольку во многих случаях силы оказываются простыми. Например, утверждение о том, что на изолированное тело не воздействуют никакие силы, эквивалентно первому закону движения Ньютона, в котором говорится, что изолированное тело движется с постоянной скоростью. 2. В современной фундаментальной физике, в частности в Центральной теории и ее унифицированных расширениях, старая концепция силы оказывается не очень полезной. До сих пор принято использовать такие выражения, как «сильная сила », «слабая сила » и т. д., однако между собой физики обычно используют более абстрактные выражения вроде «сильного взаимодействия ». Как правило, в этой книге я использовал старую добрую англосаксонскую версию.

Одно из четырех фундаментальных взаимодействий. Сильное взаимодействие связывает кварки и глюоны в протоны, нейтроны и другие адроны, а также удерживает вместе протоны и нейтроны, образующие атомные ядра. Большая часть того, что наблюдается на ускорителях высоких энергий, представляет собой результат сильного взаимодействия.