{"draftJsState":{"blocks":[{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"От Ферми к W и Z: зачем физике понадобилась электрослабая теория","type":"header-two","key":"9vape"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"В предыдущей статье мы разобрались, почему в современном описании бета-распада появляется виртуальный W-бозон и почему нейтрону вовсе не нужно где-то находить 80 ГэВ энергии для его \"создания\".","type":"unstyled","key":"62i8g"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Но отсюда возникает естественный вопрос.","type":"unstyled","key":"7nj34"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Зачем вообще понадобился W?","type":"unstyled","key":"b3ov6"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Бета-распад был известен задолго до открытия W- и Z-бозонов. Более того, Энрико Ферми еще в 1934 году построил теорию, которая довольно хорошо описывала этот процесс.","type":"unstyled","key":"2nkfb"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Зачем физики спустя несколько десятилетий заменили простое взаимодействие Ферми гораздо более сложной теорией с новыми полями, массивными W- и Z-бозонами, калибровочной симметрией и в итоге механизмом Хиггса?","type":"unstyled","key":"9t0n3"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Ответ хорошо показывает, как на самом деле развивается фундаментальная физика.","type":"unstyled","key":"4dvto"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"W и Z появились не потому, что кому-то захотелось добавить в модель новые частицы.","type":"unstyled","key":"3htvv"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Старая теория работала.","type":"unstyled","key":"3ih2h"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Но только до определенного предела.","type":"unstyled","key":"1muoo"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"А новая теория не просто устранила ее проблемы. Она предсказала явления, которые на момент построения теории еще не были обнаружены.","type":"unstyled","key":"f3lpo"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"И именно это сделало историю электрослабого взаимодействия одним из наиболее показательных успехов физики XX века.","type":"unstyled","key":"a8oev"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Все началось с радиоактивности","type":"header-two","key":"egkp1"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"В конце XIX века было обнаружено, что некоторые вещества самопроизвольно испускают излучение.","type":"unstyled","key":"2gcil"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Постепенно выяснилось, что под общим словом \"радиоактивность\" скрываются разные процессы.","type":"unstyled","key":"31h87"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Альфа-излучение оказалось потоком ядер гелия.","type":"unstyled","key":"eujlf"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Гамма-излучение - электромагнитным излучением высокой энергии.","type":"unstyled","key":"dqqet"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"А бета-распад оказался процессом совсем другого типа.","type":"unstyled","key":"fsg24"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Например, свободный нейтрон распадается:","type":"unstyled","key":"3la09"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[{"length":18,"offset":0,"style":"BOLD"}],"text":"n -> p + e⁻ + ν̄_e","type":"unstyled","key":"2k2kp"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Сегодня мы знаем, что при этом один из d-кварков нейтрона превращается в u-кварк:","type":"unstyled","key":"7m8e8"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[{"length":18,"offset":0,"style":"BOLD"}],"text":"d -> u + e⁻ + ν̄_e","type":"unstyled","key":"8g3ec"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Но в начале XX века кварки, нейтрино и даже нейтрон еще не были частью физической картины.","type":"unstyled","key":"d26o4"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Сначала нужно было понять хотя бы то, что происходит с энергией.","type":"unstyled","key":"4435k"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Проблема непрерывного спектра","type":"header-two","key":"6q1n6"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Если ядро испускает только одну частицу, казалось естественным ожидать, что энергия этой частицы должна иметь определенное значение.","type":"unstyled","key":"eb51h"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Но электроны бета-распада обладали непрерывным спектром энергий.","type":"unstyled","key":"9s0vq"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Возникала серьезная проблема.","type":"unstyled","key":"dkn9n"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Куда исчезает недостающая энергия?","type":"unstyled","key":"2aluh"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Нильс Бор даже рассматривал возможность того, что на микроскопическом уровне закон сохранения энергии может выполняться не всегда.","type":"unstyled","key":"fhsin"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Вольфганг Паули в 1930 году предложил другое решение: вместе с электроном рождается еще одна очень легкая нейтральная частица, которая уносит недостающие энергию и импульс.","type":"unstyled","key":"5bld"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Позднее эта частица получила название нейтрино.","type":"unstyled","key":"1pmct"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Для бета-распада нейтрона сегодня пишем:","type":"unstyled","key":"bkqmm"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[{"length":18,"offset":0,"style":"BOLD"}],"text":"n -> p + e⁻ + ν̄_e","type":"unstyled","key":"3bq4o"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Теперь энергия распределяется между тремя конечными частицами, поэтому электрон и может иметь непрерывный спектр.","type":"unstyled","key":"7qll4"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Закон сохранения энергии оказался не нарушен.","type":"unstyled","key":"fos83"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Теория Ферми","type":"header-two","key":"752s9"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"В 1934 году Энрико Ферми построил теорию бета-распада.","type":"unstyled","key":"dpupb"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Ее основная идея была довольно радикальной для своего времени.","type":"unstyled","key":"1t0p6"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"В одной точке взаимодействуют четыре фермионных поля.","type":"unstyled","key":"72fq1"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Схематически:","type":"unstyled","key":"2vcge"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[{"length":18,"offset":0,"style":"BOLD"}],"text":"n -> p + e⁻ + ν̄_e","type":"unstyled","key":"c2bvo"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"В современной записи эффективное взаимодействие можно представить примерно как:","type":"unstyled","key":"bbuc1"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[{"length":17,"offset":0,"style":"BOLD"}],"text":"L_F ~ G_F J^μ J_μ","type":"unstyled","key":"edrkg"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"где G_F - постоянная Ферми, а J - соответствующие слабые токи.","type":"unstyled","key":"2dd8t"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Точная структура взаимодействия сложнее, но для нашего разговора важен принцип.","type":"unstyled","key":"9misp"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"В теории Ферми между исходными и конечными частицами нет явно введенного промежуточного W-бозона.","type":"unstyled","key":"766lm"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Взаимодействие считается практически точечным.","type":"unstyled","key":"78d1q"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Четыре фермиона встречаются в одной вершине.","type":"unstyled","key":"4l6o2"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"И теория работала","type":"header-two","key":"3050v"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Это принципиально важно.","type":"unstyled","key":"4flig"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Теория Ферми не была \"неправильной фантазией\", которую потом выбросили.","type":"unstyled","key":"1mk77"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"При низких энергиях она очень хорошо описывает слабые процессы.","type":"unstyled","key":"6daum"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Ее постоянная:","type":"unstyled","key":"rq9d"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[{"length":24,"offset":0,"style":"BOLD"}],"text":"G_F ≈ 1,166 × 10⁻⁵ ГэВ⁻²","type":"unstyled","key":"4ipqo"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"задает характерную силу слабого взаимодействия при низких энергиях.","type":"unstyled","key":"5o5bi"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"С помощью такого подхода можно рассчитывать вероятности многих слабых распадов.","type":"unstyled","key":"70lgb"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Проблема появилась тогда, когда физики спросили:","type":"unstyled","key":"89vlb"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[{"length":46,"offset":0,"style":"BOLD"}],"text":"а что произойдет при гораздо больших энергиях?","type":"unstyled","key":"fqk0p"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Первое предупреждение","type":"header-two","key":"bebu3"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Посмотрим на размерность постоянной Ферми.","type":"unstyled","key":"dukom"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"В естественных единицах:","type":"unstyled","key":"dkref"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[{"length":9,"offset":0,"style":"BOLD"}],"text":"ħ = c = 1","type":"unstyled","key":"958gj"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"она имеет размерность:","type":"unstyled","key":"di9td"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[{"length":11,"offset":0,"style":"BOLD"}],"text":"[G_F] = E⁻²","type":"unstyled","key":"j34t"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Поэтому при энергии E естественным образом возникает безразмерная величина порядка:","type":"unstyled","key":"ae7s5"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[{"length":6,"offset":0,"style":"BOLD"}],"text":"G_F E²","type":"unstyled","key":"770rt"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"При малых E она очень мала.","type":"unstyled","key":"fjm68"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Но с ростом энергии увеличивается.","type":"unstyled","key":"bktf7"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Это уже подозрительно.","type":"unstyled","key":"hki7"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"В теории возмущений обычно хочется, чтобы параметр разложения оставался малым.","type":"unstyled","key":"99lsn"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"А здесь эффективная сила взаимодействия растет вместе с энергией.","type":"unstyled","key":"92kj6"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Что происходит при высоких энергиях","type":"header-two","key":"4issv"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"В определенных слабых процессах теория Ферми предсказывает амплитуды, растущие с энергией.","type":"unstyled","key":"fdcvs"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Схематически:","type":"unstyled","key":"eftg6"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[{"length":10,"offset":0,"style":"BOLD"}],"text":"M ~ G_F E²","type":"unstyled","key":"73ihu"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Пока:","type":"unstyled","key":"7vdtq"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[{"length":11,"offset":0,"style":"BOLD"}],"text":"G_F E² << 1","type":"unstyled","key":"aa044"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"все хорошо.","type":"unstyled","key":"5tslv"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Но при достаточно большой энергии это условие перестает выполняться.","type":"unstyled","key":"7rss4"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Если бездумно продолжать использовать точечную теорию Ферми все выше и выше по энергии, в конце концов возникают проблемы с унитарностью и теорией возмущений.","type":"unstyled","key":"3vvd4"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Иными словами, теория сама сообщает:","type":"unstyled","key":"e5msp"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[{"length":108,"offset":0,"style":"BOLD"}],"text":"\"Я являюсь низкоэнергетическим приближением. При достаточно больших энергиях должно происходить что-то еще\".","type":"unstyled","key":"7722o"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Сегодня такие теории называют эффективными теориями поля.","type":"unstyled","key":"fbu3g"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Это не означает, что теория Ферми плохая","type":"header-two","key":"f8tce"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Очень важно понимать смысл эффективной теории.","type":"unstyled","key":"e91qs"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Возьмем ньютоновскую механику.","type":"unstyled","key":"ovds"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Она прекрасно работает при скоростях:","type":"unstyled","key":"9u4bm"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[{"length":6,"offset":0,"style":"BOLD"}],"text":"v << c","type":"unstyled","key":"b0693"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Но при скоростях, сравнимых со скоростью света, необходимо использовать специальную теорию относительности.","type":"unstyled","key":"596l8"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Отсюда не следует, что:","type":"unstyled","key":"8kk5v"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[{"length":6,"offset":0,"style":"BOLD"}],"text":"F = ma","type":"unstyled","key":"4a1m3"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"стало ложным во всех случаях.","type":"unstyled","key":"85o92"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Оно является прекрасным приближением в своей области применимости.","type":"unstyled","key":"avkt7"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Аналогично и с теорией Ферми.","type":"unstyled","key":"45h4d"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"При низких энергиях она работает.","type":"unstyled","key":"63jv6"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Но при высоких энергиях становится видна более фундаментальная структура взаимодействия.","type":"unstyled","key":"155ss"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Возможная подсказка уже существовала в электродинамике","type":"header-two","key":"6a7kc"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Электромагнитное взаимодействие к тому времени имело гораздо более развитую структуру.","type":"unstyled","key":"76v97"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Электрический заряд взаимодействует с электромагнитным полем.","type":"unstyled","key":"bnunh"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Квант этого поля - фотон.","type":"unstyled","key":"a6n8t"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Схематически электронное рассеяние можно представить как обмен фотоном:","type":"unstyled","key":"dp2n1"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[{"length":18,"offset":0,"style":"BOLD"}],"text":"e⁻ + e⁻ -> e⁻ + e⁻","type":"unstyled","key":"7di2l"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"с внутренним фотонным пропагатором.","type":"unstyled","key":"fnghe"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Вместо точечного четырехэлектронного взаимодействия существует промежуточное поле.","type":"unstyled","key":"br209"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Возник естественный вопрос:","type":"unstyled","key":"3vmc5"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[{"length":53,"offset":0,"style":"BOLD"}],"text":"не устроено ли слабое взаимодействие похожим образом?","type":"unstyled","key":"2e8eq"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Если есть переносчик, каким он должен быть?","type":"header-two","key":"7uhl5"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Рассмотрим бета-распад на кварковом уровне:","type":"unstyled","key":"36p9r"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[{"length":18,"offset":0,"style":"BOLD"}],"text":"d -> u + e⁻ + ν̄_e","type":"unstyled","key":"56tf5"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Заряды кварков:","type":"unstyled","key":"b3ntk"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[{"length":10,"offset":0,"style":"BOLD"}],"text":"Q_d = -1/3","type":"unstyled","key":"4n48h"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[{"length":10,"offset":0,"style":"BOLD"}],"text":"Q_u = +2/3","type":"unstyled","key":"ej35e"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Чтобы d превратился в u, необходимо передать заряд:","type":"unstyled","key":"f17h1"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[{"length":2,"offset":0,"style":"BOLD"}],"text":"-1","type":"unstyled","key":"aam4f"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Поэтому промежуточное поле должно иметь заряженный квант.","type":"unstyled","key":"ec8fp"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Получаем:","type":"unstyled","key":"dfrbo"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[{"length":11,"offset":0,"style":"BOLD"}],"text":"d -> u + W⁻*","type":"unstyled","key":"91g67"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"а затем:","type":"unstyled","key":"44qf7"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[{"length":15,"offset":0,"style":"ITALIC"}],"text":"W⁻ -> e⁻ + ν̄_e*","type":"unstyled","key":"6j5vc"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Проверим заряд первой вершины:","type":"unstyled","key":"7iu2b"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[{"length":15,"offset":0,"style":"BOLD"}],"text":"-1/3 = +2/3 - 1","type":"unstyled","key":"2ocqi"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Все сходится.","type":"unstyled","key":"eqiai"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"На второй:","type":"unstyled","key":"c9fa2"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[{"length":11,"offset":0,"style":"BOLD"}],"text":"-1 = -1 + 0","type":"unstyled","key":"54m16"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Тоже сходится.","type":"unstyled","key":"gcp5"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Так возникает заряженный слабый ток.","type":"unstyled","key":"31rra"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Почему W должен быть тяжелым","type":"header-two","key":"ffcj2"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Электромагнитное взаимодействие имеет бесконечный радиус действия.","type":"unstyled","key":"9788c"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Его переносчик - фотон - безмассовый.","type":"unstyled","key":"ev162"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Слабое взаимодействие, напротив, чрезвычайно короткодействующее.","type":"unstyled","key":"dr26d"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Если взаимодействие передается массивным полем, характерный масштаб его действия примерно определяется комптоновской длиной:","type":"unstyled","key":"47bon"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[{"length":10,"offset":0,"style":"BOLD"}],"text":"R ~ ħ/(Mc)","type":"unstyled","key":"398l3"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Чем больше масса переносчика, тем меньше характерный радиус взаимодействия.","type":"unstyled","key":"qlcs"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Поэтому короткий радиус слабого взаимодействия естественно указывал на очень массивный промежуточный бозон.","type":"unstyled","key":"1o4ma"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Но этого еще недостаточно.","type":"unstyled","key":"70bik"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Нужно было построить согласованную квантовую теорию.","type":"unstyled","key":"120hp"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Почему нельзя просто добавить массивный W","type":"header-two","key":"7g2p"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Можно было бы сказать:","type":"unstyled","key":"f1jh2"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"\"Хорошо. Возьмем фотоноподобное поле, дадим ему большую массу и назовем W\".","type":"unstyled","key":"787p9"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Но фундаментальная проблема оказалась значительно глубже.","type":"unstyled","key":"b97vg"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Квантовая электродинамика успешна не просто потому, что в ней есть фотон.","type":"unstyled","key":"d9q2o"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Ее структура определяется локальной калибровочной симметрией.","type":"unstyled","key":"da5pr"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Для электромагнетизма она связана с группой:","type":"unstyled","key":"8s1rg"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[{"length":7,"offset":0,"style":"BOLD"}],"text":"U(1)_EM","type":"unstyled","key":"du0dc"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Калибровочная структура обеспечивает чрезвычайно важные свойства теории.","type":"unstyled","key":"7140a"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Если просто вручную вставить массу в калибровочную теорию векторного поля, необходимые свойства теории при высоких энергиях нарушаются.","type":"unstyled","key":"24mvk"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Требовался способ одновременно получить:","type":"unstyled","key":"cubpe"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"калибровочную теорию,","type":"unstyled","key":"11os4"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"массивные переносчики слабого взаимодействия,","type":"unstyled","key":"4jqoi"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"безмассовый фотон,","type":"unstyled","key":"f5ou4"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"и приемлемое поведение при высоких энергиях.","type":"unstyled","key":"7at5v"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Именно здесь начинается электрослабая теория.","type":"unstyled","key":"3ku9k"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Электромагнетизм и слабое взаимодействие оказываются родственниками","type":"header-two","key":"e284n"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"В 1960-х годах постепенно сформировалась теория, связанная прежде всего с работами Шелдона Глэшоу, Абдуса Салама и Стивена Вайнберга.","type":"unstyled","key":"er4gf"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Ее калибровочная структура:","type":"unstyled","key":"9rtk5"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[{"length":16,"offset":0,"style":"BOLD"}],"text":"SU(2)_L × U(1)_Y","type":"unstyled","key":"v2d"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Это еще не привычный нам электромагнетизм.","type":"unstyled","key":"c36pv"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"В исходной теории имеются четыре калибровочных поля:","type":"unstyled","key":"3nti6"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[{"length":2,"offset":0,"style":"BOLD"}],"text":"W¹","type":"unstyled","key":"4cp24"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[{"length":2,"offset":0,"style":"BOLD"}],"text":"W²","type":"unstyled","key":"fnfel"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[{"length":2,"offset":0,"style":"BOLD"}],"text":"W³","type":"unstyled","key":"584o9"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"и","type":"unstyled","key":"alflg"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[{"length":1,"offset":0,"style":"BOLD"}],"text":"B","type":"unstyled","key":"dnqfs"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"После электрослабого нарушения симметрии их комбинации образуют наблюдаемые поля.","type":"unstyled","key":"4svfu"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Из W¹ и W² получаются:","type":"unstyled","key":"hio"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[{"length":2,"offset":0,"style":"BOLD"}],"text":"W⁺","type":"unstyled","key":"a7107"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"и","type":"unstyled","key":"49tee"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[{"length":2,"offset":0,"style":"BOLD"}],"text":"W⁻","type":"unstyled","key":"5e96i"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"А W³ и B смешиваются, образуя:","type":"unstyled","key":"4j9oh"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[{"length":1,"offset":0,"style":"BOLD"}],"text":"Z","type":"unstyled","key":"37hik"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"и фотон:","type":"unstyled","key":"dma2l"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[{"length":1,"offset":0,"style":"BOLD"}],"text":"γ","type":"unstyled","key":"3kpn2"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Схематически:","type":"unstyled","key":"5oh6o"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[{"length":27,"offset":0,"style":"BOLD"}],"text":"SU(2)_L × U(1)_Y -> U(1)_EM","type":"unstyled","key":"dgae8"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"В результате электромагнитное и слабое взаимодействия оказываются частями одной электрослабой структуры.","type":"unstyled","key":"ed5a7"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Но возникает огромная проблема","type":"header-two","key":"64occ"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Калибровочные бозоны исходной симметричной теории естественным образом безмассовые.","type":"unstyled","key":"cbagt"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Но экспериментально слабое взаимодействие короткодействующее.","type":"unstyled","key":"eufc6"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Значит W и Z должны быть тяжелыми.","type":"unstyled","key":"et616"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"При этом фотон должен остаться безмассовым.","type":"unstyled","key":"57d7v"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Нельзя просто написать:","type":"unstyled","key":"736lg"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[{"length":38,"offset":0,"style":"BOLD"}],"text":"\"дадим W и Z массу, а фотону не дадим\"","type":"unstyled","key":"9h7tk"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"и считать задачу решенной.","type":"unstyled","key":"6bh4f"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Такое добавление масс вручную разрушило бы необходимую структуру теории.","type":"unstyled","key":"8vaad"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Нужен был механизм, при котором сами уравнения сохраняют калибровочную структуру, но физическое вакуумное состояние ее скрывает.","type":"unstyled","key":"f1shd"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"И здесь появляется поле Хиггса.","type":"unstyled","key":"darm0"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Но Хиггс - тема следующей статьи","type":"header-two","key":"4cqrc"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Пока достаточно знать результат.","type":"unstyled","key":"7dq1q"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"После электрослабого нарушения симметрии:","type":"unstyled","key":"3hdq"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[{"length":27,"offset":0,"style":"BOLD"}],"text":"SU(2)_L × U(1)_Y -> U(1)_EM","type":"unstyled","key":"594ld"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"W и Z получают массы:","type":"unstyled","key":"84ik2"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[{"length":10,"offset":0,"style":"BOLD"}],"text":"m_W = gv/2","type":"unstyled","key":"343u6"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[{"length":20,"offset":0,"style":"BOLD"}],"text":"m_Z = v√(g² + g'²)/2","type":"unstyled","key":"dbgbo"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"а фотон остается безмассовым:","type":"unstyled","key":"2kegm"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[{"length":7,"offset":0,"style":"BOLD"}],"text":"m_γ = 0","type":"unstyled","key":"8db6d"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Здесь:","type":"unstyled","key":"escui"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[{"length":1,"offset":0,"style":"BOLD"},{"length":2,"offset":4,"style":"BOLD"}],"text":"g и g' - константы калибровочных взаимодействий,","type":"unstyled","key":"ed706"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"а:","type":"unstyled","key":"dgg6c"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[{"length":11,"offset":0,"style":"BOLD"}],"text":"v ≈ 246 ГэВ","type":"unstyled","key":"ouna"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"вакуумное среднее поля Хиггса.","type":"unordered-list-item","key":"cp0f0"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Но особенно интересно другое.","type":"unstyled","key":"2dreb"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Если эта теория правильна, она должна была предсказывать не только уже известный бета-распад.","type":"unstyled","key":"315v0"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Она должна была давать новые эффекты.","type":"unstyled","key":"5lelj"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Заряженные слабые токи уже были известны","type":"header-two","key":"7u2i7"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Процессы вроде:","type":"unstyled","key":"2c395"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[{"length":18,"offset":0,"style":"BOLD"}],"text":"n -> p + e⁻ + ν̄_e","type":"unstyled","key":"5cul7"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"изменяют электрический заряд участвующей частицы.","type":"unstyled","key":"ao26t"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"На кварковом уровне:","type":"unstyled","key":"cn7ra"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[{"length":11,"offset":0,"style":"BOLD"}],"text":"d -> u + W⁻*","type":"unstyled","key":"agmbc"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"или наоборот:","type":"unstyled","key":"59tof"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[{"length":11,"offset":0,"style":"BOLD"}],"text":"u -> d + W⁺*","type":"unstyled","key":"fi65v"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Такие процессы связаны с W⁺ и W⁻.","type":"unstyled","key":"f3ngo"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Их называют взаимодействиями заряженного слабого тока.","type":"unstyled","key":"dk3es"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Но электрослабая теория содержала еще одно поле:","type":"unstyled","key":"9did4"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[{"length":1,"offset":0,"style":"BOLD"}],"text":"Z","type":"unstyled","key":"drn9t"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"А Z электрически нейтрален.","type":"unstyled","key":"d1svh"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Следовательно, теория предсказывала слабые процессы, в которых электрический заряд частицы вообще не меняется.","type":"unstyled","key":"4bqag"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Нейтральный слабый ток","type":"header-two","key":"722a5"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Например, нейтрино может рассеяться:","type":"unstyled","key":"2frq3"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[{"length":16,"offset":0,"style":"BOLD"}],"text":"ν + e⁻ -> ν + e⁻","type":"unstyled","key":"76rgj"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"через обмен виртуальным Z:","type":"unstyled","key":"3l1ne"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[{"length":1,"offset":0,"style":"BOLD"}],"text":"Z*","type":"unstyled","key":"c3m3n"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"До взаимодействия нейтрино остается нейтрино.","type":"unstyled","key":"1ro2"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Электрон остается электроном.","type":"unstyled","key":"3oejj"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Никакого обмена электрическим зарядом нет.","type":"unstyled","key":"4m38n"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Но между ними действует слабое взаимодействие.","type":"unstyled","key":"ckam8"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Это и есть нейтральный слабый ток.","type":"unstyled","key":"ct740"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"До электрослабой теории слабое взаимодействие было прежде всего известно по процессам с изменением заряда.","type":"unstyled","key":"4qio4"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Теперь теория утверждала:","type":"unstyled","key":"cuqbg"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[{"length":83,"offset":0,"style":"BOLD"}],"text":"должен существовать новый тип слабых процессов без изменения электрического заряда.","type":"unstyled","key":"5e0qt"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Это уже было проверяемым предсказанием.","type":"unstyled","key":"abpig"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"1973 год: нейтральные токи обнаружены","type":"header-two","key":"18uht"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"В 1973 году в CERN в пузырьковой камере Gargamelle были обнаружены события нейтрального слабого тока.","type":"unstyled","key":"32men"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Это произошло примерно за десять лет до прямого открытия W- и Z-бозонов.","type":"unstyled","key":"59rie"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Исторически это был чрезвычайно важный результат.","type":"unstyled","key":"9j7c5"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Теория предсказала новый класс процессов.","type":"unstyled","key":"14l04"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Эксперимент их обнаружил.","type":"unstyled","key":"58euf"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Причем речь шла не о подгонке уже известного эффекта.","type":"unstyled","key":"8e5gp"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Электрослабая теория получила серьезное экспериментальное подтверждение еще до непосредственного наблюдения самих переносчиков взаимодействия.","type":"unstyled","key":"1v6kb"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Но где сами W и Z?","type":"header-two","key":"7osnq"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Если теория правильна, должны существовать реальные W- и Z-бозоны.","type":"unstyled","key":"c9ukv"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"При низких энергиях мы видим только их виртуальное влияние.","type":"unstyled","key":"6gbk9"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Чтобы произвести настоящие массивные бозоны, необходима достаточная энергия столкновения.","type":"unstyled","key":"3nejq"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Для W:","type":"unstyled","key":"4vs89"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[{"length":14,"offset":0,"style":"BOLD"}],"text":"m_Wc² ≈ 80 ГэВ","type":"unstyled","key":"537aq"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Для Z:","type":"unstyled","key":"c7fc"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[{"length":14,"offset":0,"style":"BOLD"}],"text":"m_Zc² ≈ 91 ГэВ","type":"unstyled","key":"90kj0"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"В начале 1980-х CERN создал условия, при которых такие частицы можно было производить в столкновениях протонов и антипротонов.","type":"unstyled","key":"673a9"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"В 1983 году эксперименты UA1 и UA2 сообщили об открытии W и Z.","type":"unstyled","key":"5krfc"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Частицы, которые десятилетиями существовали как элементы теоретической конструкции, появились в данных ускорителя как реальные резонансные состояния.","type":"unstyled","key":"ba0aj"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Как вообще можно увидеть частицу, живущую 10⁻²⁵ секунды?","type":"header-two","key":"bb5h8"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"W и Z распадаются практически мгновенно.","type":"unstyled","key":"fbktd"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Нельзя положить W в контейнер и принести в другую лабораторию.","type":"unstyled","key":"bdmbi"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Но в физике частиц это совершенно нормально.","type":"unstyled","key":"eomth"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Частицу восстанавливают по продуктам ее распада.","type":"unstyled","key":"c2f36"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Например:","type":"unstyled","key":"7stl6"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[{"length":12,"offset":0,"style":"BOLD"}],"text":"Z -> e⁻ + e⁺","type":"unstyled","key":"8f82k"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"или:","type":"unstyled","key":"fbf8g"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[{"length":12,"offset":0,"style":"BOLD"}],"text":"Z -> μ⁻ + μ⁺","type":"unstyled","key":"av2hi"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Измеряем четырехимпульсы конечных частиц и вычисляем инвариантную массу системы.","type":"unstyled","key":"8viv9"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Для пары лептонов:","type":"unstyled","key":"8trrt"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[{"length":16,"offset":0,"style":"BOLD"}],"text":"m²c⁴ = E² - p²c²","type":"unstyled","key":"34keo"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"где E и p относятся к суммарным энергии и импульсу пары.","type":"unstyled","key":"aeoc1"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Если повторить эксперимент много раз, возникает резонансный пик около:","type":"unstyled","key":"986qr"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[{"length":9,"offset":0,"style":"BOLD"}],"text":"91 ГэВ/c²","type":"unstyled","key":"41gqd"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Именно таким образом короткоживущие частицы проявляют себя экспериментально.","type":"unstyled","key":"7d0ip"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Реальный Z и виртуальный Z - один и тот же квант поля?","type":"header-two","key":"alga2"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"В основе описания - одно и то же Z-поле.","type":"unstyled","key":"baofv"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Но кинематический режим различается.","type":"unstyled","key":"54gcr"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Если внутренний четырехимпульс далеко от массовой оболочки:","type":"unstyled","key":"1j1dh"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[{"length":11,"offset":0,"style":"BOLD"}],"text":"q² ≠ m_Z²c²","type":"unstyled","key":"d54"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"мы говорим о виртуальном Z.","type":"unstyled","key":"416at"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Если энергия процесса позволяет приблизиться к полюсу пропагатора:","type":"unstyled","key":"dr3ua"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[{"length":11,"offset":0,"style":"BOLD"}],"text":"q² ≈ m_Z²c²","type":"unstyled","key":"4aong"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"амплитуда резко возрастает и возникает резонанс.","type":"unstyled","key":"e326d"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Для нестабильной частицы знаменатель пропагатора схематически имеет вид:","type":"unstyled","key":"1n12o"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[{"length":25,"offset":0,"style":"BOLD"}],"text":"1/(q² - m_Z² + i m_Z Γ_Z)","type":"unstyled","key":"dqsrs"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"в естественных единицах.","type":"unstyled","key":"14bnj"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Γ_Z - ширина Z-бозона.","type":"unstyled","key":"40te1"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Поэтому \"виртуальная частица\" и \"реальная частица\" не являются двумя разными видами Z.","type":"unstyled","key":"a0vb3"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Это разные режимы одного квантового поля.","type":"unstyled","key":"7s00u"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"И здесь теория Ферми возвращается","type":"header-two","key":"f150n"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Теперь можно увидеть, почему старая теория так хорошо работала.","type":"unstyled","key":"8l163"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Полный слабый процесс содержит W-пропагатор:","type":"unstyled","key":"a45s5"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[{"length":13,"offset":0,"style":"BOLD"}],"text":"1/(q² - m_W²)","type":"unstyled","key":"3ralj"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"При низких энергиях:","type":"unstyled","key":"ababr"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[{"length":12,"offset":0,"style":"BOLD"}],"text":"|q²| << m_W²","type":"unstyled","key":"1nt70"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"поэтому:","type":"unstyled","key":"fmanq"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[{"length":23,"offset":0,"style":"BOLD"}],"text":"1/(q² - m_W²) ≈ -1/m_W²","type":"unstyled","key":"4h2bi"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Передаваемый импульс практически исчезает из знаменателя.","type":"unstyled","key":"f40p9"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Для низкоэнергетического наблюдателя взаимодействие начинает выглядеть точечным.","type":"unstyled","key":"9kat7"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Получается теория Ферми.","type":"unstyled","key":"en0i9"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"На древесном уровне:","type":"unstyled","key":"3kmuk"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[{"length":19,"offset":0,"style":"BOLD"}],"text":"G_F/√2 = g²/(8m_W²)","type":"unstyled","key":"mjmd"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Таким образом, теория Ферми не была выброшена.","type":"unstyled","key":"edgbv"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[{"length":49,"offset":14,"style":"BOLD"}],"text":"Она оказалась низкоэнергетическим пределом электрослабой теории.","type":"unstyled","key":"46et4"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Это общий принцип современной физики","type":"header-two","key":"1ihk0"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Когда появляется более фундаментальная теория, старая успешная теория обычно не должна просто исчезнуть.","type":"unstyled","key":"8010q"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Новая теория обязана воспроизвести ее там, где старая уже проверена.","type":"unstyled","key":"1t1g2"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Специальная теория относительности при:","type":"unstyled","key":"109bs"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[{"length":6,"offset":0,"style":"BOLD"}],"text":"v << c","type":"unstyled","key":"c0i6u"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"переходит в ньютоновскую механику.","type":"unstyled","key":"dnt6d"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Квантовая механика в соответствующем классическом пределе воспроизводит классическое поведение.","type":"unstyled","key":"3u73p"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Электрослабая теория при:","type":"unstyled","key":"36p3k"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[{"length":12,"offset":0,"style":"BOLD"}],"text":"|q²| << m_W²","type":"unstyled","key":"asl0a"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"переходит в эффективное взаимодействие Ферми.","type":"unstyled","key":"b067u"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Это называется принципом соответствия в широком смысле.","type":"unstyled","key":"14qo9"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Если новая теория не воспроизводит старые проверенные результаты в области их применимости, у нее возникает серьезная проблема.","type":"unstyled","key":"7628v"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Почему слабое взаимодействие кажется таким слабым","type":"header-two","key":"da2dd"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Название \"слабое\" может создать впечатление, что фундаментальная константа этого взаимодействия просто чрезвычайно мала.","type":"unstyled","key":"1vqsf"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Но ситуация интереснее.","type":"unstyled","key":"99kdm"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"При низких энергиях слабое взаимодействие подавлено огромной массой W и Z.","type":"unstyled","key":"en5p6"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"В пропагаторе присутствует:","type":"unstyled","key":"86mva"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[{"length":13,"offset":0,"style":"BOLD"}],"text":"1/(q² - m_W²)","type":"unstyled","key":"3ss0p"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"При малом q²:","type":"unstyled","key":"5136a"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[{"length":9,"offset":0,"style":"BOLD"}],"text":"≈ -1/m_W²","type":"unstyled","key":"aci7f"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Большая масса W сильно подавляет амплитуду.","type":"unstyled","key":"93elr"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Поэтому при энергиях ядерной физики слабые процессы действительно происходят очень медленно по сравнению с сильными или электромагнитными.","type":"unstyled","key":"aptsb"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Но при энергиях порядка электрослабого масштаба различие уже выглядит совсем иначе.","type":"unstyled","key":"b5ibt"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Само название \"слабое взаимодействие\" отражает прежде всего его низкоэнергетическое проявление.","type":"unstyled","key":"mne"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Хороший пример - Солнце","type":"header-two","key":"4l2ov"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Солнце светит миллиарды лет именно потому, что одна из ключевых стадий протон-протонной цепочки чрезвычайно медленна.","type":"unstyled","key":"32mne"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Первый шаг:","type":"unstyled","key":"ecj2f"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[{"length":21,"offset":0,"style":"BOLD"}],"text":"p + p -> d + e⁺ + ν_e","type":"unstyled","key":"3ovco"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Чтобы образовался дейтрон, один из протонов должен фактически превратиться в нейтрон.","type":"unstyled","key":"7177d"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"На кварковом уровне требуется превращение:","type":"unstyled","key":"4957u"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[{"length":6,"offset":0,"style":"BOLD"}],"text":"u -> d","type":"unstyled","key":"bj4k"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Это слабый процесс.","type":"unstyled","key":"b5gja"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Если бы он происходил с характерной скоростью сильного взаимодействия, звездная эволюция выглядела бы совершенно иначе.","type":"unstyled","key":"2a8el"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Поэтому слабое взаимодействие - не экзотическая деталь, имеющая отношение только к ускорителям.","type":"unstyled","key":"3r3pt"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Оно непосредственно влияет на скорость термоядерного горения звезд.","type":"unstyled","key":"aktmk"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Почему нейтрино почти не замечают вещество","type":"header-two","key":"580m"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Та же причина помогает понять знаменитую проникающую способность нейтрино.","type":"unstyled","key":"4hqkt"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Нейтрино не имеет электрического заряда.","type":"unstyled","key":"8co88"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Поэтому обычное электромагнитное взаимодействие с веществом для него отсутствует.","type":"unstyled","key":"e11bi"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Оно участвует в слабых взаимодействиях через W и Z.","type":"unstyled","key":"680m5"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"При низких энергиях эти процессы сильно подавлены большой массой переносчиков.","type":"unstyled","key":"bhsk3"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Поэтому нейтрино способны проходить огромные расстояния через вещество, почти не взаимодействуя с ним.","type":"unstyled","key":"89ej9"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Но \"почти\" - не означает \"никогда\".","type":"unstyled","key":"2llv7"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Именно редкие слабые взаимодействия позволяют нейтринным детекторам вообще их регистрировать.","type":"unstyled","key":"a7rq2"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Что в итоге дала электрослабая теория","type":"header-two","key":"f53qg"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"История началась с довольно скромной задачи - объяснить бета-распад.","type":"unstyled","key":"f945d"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Ферми построил успешную низкоэнергетическую теорию.","type":"unstyled","key":"90mql"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Но при высоких энергиях она показывала признаки собственной ограниченности.","type":"unstyled","key":"bm58d"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Более фундаментальная теория заменила точечное взаимодействие обменом квантами W-поля и объединила слабое и электромагнитное взаимодействия в структуру:","type":"unstyled","key":"er3pa"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[{"length":16,"offset":0,"style":"BOLD"}],"text":"SU(2)_L × U(1)_Y","type":"unstyled","key":"768oq"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Из нее возникли:","type":"unstyled","key":"ff66p"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[{"length":13,"offset":0,"style":"BOLD"}],"text":"W⁺, W⁻, Z и γ","type":"unstyled","key":"21qct"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Теория предсказала нейтральные слабые токи.","type":"unstyled","key":"fda43"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Они были обнаружены в 1973 году.","type":"unstyled","key":"fifl6"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Затем были непосредственно обнаружены W и Z в 1983 году.","type":"unstyled","key":"5vefc"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"А при низких энергиях новая теория вернула старую формулу Ферми.","type":"unstyled","key":"373k6"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Это практически учебный пример того, чего физики хотят от более фундаментальной теории.","type":"unstyled","key":"1m7bb"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Но оставалась одна проблема","type":"header-two","key":"1orls"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Электрослабая теория требовала одновременно двух вещей.","type":"unstyled","key":"2cfbn"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"С одной стороны, ее структура должна быть калибровочной.","type":"unstyled","key":"cv8a6"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"С другой:","type":"unstyled","key":"6a488"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[{"length":29,"offset":0,"style":"BOLD"}],"text":"W и Z должны быть массивными.","type":"unstyled","key":"9pbj8"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Причем очень массивными:","type":"unstyled","key":"5rp5a"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[{"length":14,"offset":0,"style":"BOLD"}],"text":"m_Wc² ≈ 80 ГэВ","type":"unstyled","key":"67mad"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[{"length":14,"offset":0,"style":"BOLD"}],"text":"m_Zc² ≈ 91 ГэВ","type":"unstyled","key":"dl8bj"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"А фотон должен оставаться:","type":"unstyled","key":"ftnq9"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[{"length":7,"offset":0,"style":"BOLD"}],"text":"m_γ = 0","type":"unstyled","key":"2prkl"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Просто вставить массы W и Z в уравнения вручную нельзя без разрушения необходимых свойств теории.","type":"unstyled","key":"c7m51"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Нужен механизм, при котором фундаментальные уравнения обладают симметрией:","type":"unstyled","key":"1ifig"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[{"length":16,"offset":0,"style":"BOLD"}],"text":"SU(2)_L × U(1)_Y","type":"unstyled","key":"8etj2"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"но вакуумное состояние приводит к:","type":"unstyled","key":"6uong"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[{"length":7,"offset":0,"style":"BOLD"}],"text":"U(1)_EM","type":"unstyled","key":"d246d"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"и в результате три калибровочных бозона становятся массивными, а один остается безмассовым.","type":"unstyled","key":"77vdc"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Именно эту задачу решает механизм Браута-Энглера-Хиггса.","type":"unstyled","key":"df1cb"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Важно: не \"частица Хиггса раздает массу другим частицам\" и не \"W получает 80 ГэВ от пролетающего мимо бозона Хиггса\".","type":"unstyled","key":"djk9i"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Механизм устроен совсем иначе.","type":"unstyled","key":"fiokn"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"И именно ему будет посвящена следующая статья:","type":"unstyled","key":"fv8r"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Механизм Хиггса: какую проблему он действительно решает","type":"header-two","key":"32joa"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Почему поле Хиггса имеет ненулевое значение даже в вакууме, откуда возникают массы W и Z, почему фотон при этом остается безмассовым, чем поле Хиггса отличается от бозона Хиггса и почему фраза \"Хиггс дает частицам массу\" одновременно полезна и очень легко вводит в заблуждение.","type":"unstyled","key":"c2imk"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"","type":"unstyled","key":"dn761"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"","type":"marker","key":"HOmHyxt4BwNyJVufXp2z"}],"entityMap":{}},"mentions":[]}