Вопрос 5.1.7. Какой важный вывод можно сделать из Таблицы 5.1.6?

Ответ 5.1.7.Наличие сходств между слабым и электромагнитным взаимодействием указывало на то, что их можно, по-видимому, трактовать на некоей единой основе. С другой стороны, различия между электромагнитным и слабым взаимодействиями представлялись столь радикальными, что все попытки их по-настоящему объединенного описания казались заранее обреченными на неудачу. Постепенно выяснилось, что различия, всё же, не столь глубоки, какими представлялись изначально. В настоящее время они рассматриваются в качестве разных проявлений единого электрослабого взаимодействия.

Вопрос 5.1.8. Кому принадлежит первая попытка объединить электромагнитное и слабое взаимодействие?

Ответ 5.1.8.Первая попытка объединенного описания слабого и электромагнитного взаимодействий принадлежит Ю. Швингеру (1957), который ввел 3-мерное зарядовое пространство и трактовал фотони промежуточные бозоныW^как компоненты единого вектора, принадлежащего этому пространству. Поскольку о нейтральных токах тогда ещё не было известно, то с их открытием стало ясно, что эта попытка Ю. Швингера имеет лишь исторический интерес.

Вопрос 5.1.9. Кто и когда заложил основы единой теории электромагнитного и слабого взаимодействий?

Ответ 5.1.9.Основы единой теории слабого и электромагнитного взаимодействий заложили в 1967 г. независимо С. Вайнберг и А. Салам. Всеобщее признание теория получила в сер. 70-х гг.XXв., чему способствовало доказательство её перенормируемости и подтверждение на опыте многочисленных и нетривиальных предсказаний (прежде всего, обнаружение в 1973 г. нейтральных токов и «открытие» в 1974 г. очарованного кварка).

Вопрос 5.1.10. Какие концепции лежат в основе теории Вайнберга - Салама?

Ответ 5.1.10.В основе данной схемы и многих других построений квантовой теории поля лежат три концепции:

а) локальная калибровочная инвариантность (ЛКИ);

б) спонтанное нарушение симметрии (СНС);

в) перенормируемость.

Эти концепции сложны математически, поэтому, учитывая их фундаментальность, совершенно необходимо остановиться на них хотя бы на описательном уровне.

Вопрос 5.1.11. Какова сущность лки?

Ответ 5.1.11.Концепция ЛКИ представляет собой обобщение обычной (глобальной) калибровочной инвариантности (последняя упоминалась в связи с законами сохранения электрического, барионного и лептонного зарядов). Впервые идею ЛКИ в законченной форме высказал в 1929 г. Г. Вейль. Он показал, что в теории, обладающей определенной симметрией, электромагнитное поле возникает автоматически (первый пример того, как свойства симметрии порождают порождают не только «кинематику» – законы сохранения, но и динамику – они могут фиксировать уравнения движения теории и характер взаимодействия фигурирующих в ней частиц).

Уравнение, описывающее движение свободных электронов, можно получить, отправляясь от общих принципов квантовой механики, принципа относительности и требования инвариантности относительно пространственной инверсии. Это есть уравнение Дирака

i_((X)/x_) –m(X) = 0, (5.1.11.1)

где m– масса электрона (ниже используется естественная система единиц, в которой ħ = с = 1). Это уравнение инвариантно относительно глобальных калибровочных преобразований:

(X)= е^iq^/(X), (5.1.11.2)

где – произвольное вещественное число,q– некий параметр, смысл которого предстоит ещё выяснить. Инвариантность означает. Что преобразованная функция^/(X) также подчиняется исходному уравнению:

i_(^/(X)/x_) – m^/(X) = 0, (5.1.11.3)

Преобразования (5.1.11.2) называются глобальными потому, что во всех точках пространства-времени значения волновой функции подвергаются одному и тому же изменению. Но, как известно из СТО, если две точки разделены пространственноподобным интервалом, то события в них не могут находиться в причинно-следственном отношении. Это позволяет изменять значения (X) в таких парах точек независимым образом. Естественным обобщением этого замечания является переход к локальным калибровочным преобразованиям:

(X) = е ^{– i(x)q}^/(X), (5.1.11.4)

фаза которых зависит от точкиX. Следующий шаг – требование ЛКИ, т.е неизменности уравнения Дирака (5.1.11.1) или (5.1.11.3) относительно преобразований (5.1.11.4).