7. Кванты других полей. Фундаментальные бозоны.

Аналогичный подход (диаграммы, обмен виртуальными частицами) применим и к другим взаимодействиям. Кванты (переносчики) всех взаимодействий известны. Их характеристики даны в табл.8.3.

Все они являются частицами с целым спином, т.е. бозонами и обычно используются с прилагательным “фундаментальные”, т.к. относятся к фундаментальным физическим полям. Квантом сильно-го поля является глюон (существует 8 разновидностей глюона), по-лучивший название от англ. glue-клей. Кванты слабого поля - про-межуточные бозоны W, Z. Квант гравитационного поля - гравитон.

Таблица 8.3

Кванты полей (фундаментальные бозоны)

ïîëå (взаимодействие)	квант (бозон)	масса (mc^2)	ñïèí	радиус взаимо-действия (см)
сильное	глюон (8 видов)	0	1	10^-13
электромагнитное	фотон	0	1
слабое	W, Z	80, 91 ÃýÂ	1	10^-16
гравитационное	гравитон (?)	0	2

Все фундаментальные бозоны (кроме гравитона) обнаружены. Очень малый радиус действия слабых сил объясняется большой массой W, Z. Безмассовость глюона, казалось бы, должна была дать бесконечный радиус сильного взаимодействия (как электромагнитного и гравитационного). Однако наличие у глюона цветового заряда (Лекция 10) не позволяет глюону далеко уйти от точки рождения и делает сильное взаимодействие короткодействующим.

Пример. Показать, что из представления об обмене виртуальными частицами, лежащего в основе квантовой теории поля, следует закон Кулона для силы, действующей между двумя электрическими зарядами.

Обмен виртуальным фотоном приводит к изменению (передаче) импульса p и создает силу

,

ãäå t время передачи импульса. Если r – расстояние между зарядами, то для безмассового фотона

,

Из соотношения неопределенностей

è äëÿ f получаем

.

Число виртуальных фотонов, испускаемых одним зарядом Ze, определяется множителем , поэтому окончательное выражение для электрической силы F, действующей между зарядамиè, содержит произведение

.

Таким образом,

.