ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 09.02.2021
Просмотров: 1930
Скачиваний: 1
Фундаментальные
Фундаментальные
бозоны
бозоны
Частица Античастица
+
W
−
W
Z
γ
8
глюонов
X
(
к
,
з
,
с
)
)
,
,
(
с
з
к
Х
Y
(
к
,
з
,
с
)
)
,
,
(
с
з
к
Y
В
ТВО
кроме
известных
калибровочных
бозонов
,
существуют
X-
и
Y-
калибровочные
бозоны
.
Взаимодействие
,
происходящее
в
результате
обмена
Х
-
и
Y-
бозонами
,
должно
нарушать
законы
сохранения
лептонного
и
барионного
чисел
,
и
,
как
следствие
,
может
приводить
к
распаду
протона
.
Энергии
покоя
Х
-
и
Y-
бозонов
должны
превышать
10
14
ГэВ
.
На
современных
ускорителях
прямое
наблюдение
столь
тяжелых
бозонов
невозможно
.
u
u
e
+
d
X
ν
d
u
d
Y
X
Y
Распад
Распад
протона
протона
Одним
из
важнейших
предсказаний
ТВО
является
распад
протона
.
За
возможные
распады
протона
отвечают
процессы
с
участием
X-
и
Y-
бозонов
.
Вероятность
распада
протона
чрезвычайно
мала
из
-
за
большой
массы
X-
и
Y-
бозонов
.
По
оценкам
время
жизни
протона
относительно
доминирующего
канала
распада
p
→
e
+
+
π
0
не
может
превышать
10
32
лет
.
В
то
же
время
для
этого
канала
распада
протона
эксперимент
уже
даёт
> 5
⋅
10
32
лет
.
p
→
e
+
+
π
0
↓
2
γ
р
→
е
ν
+
π
+
Бозон
Бозон
Хиггса
Хиггса
Одной
из
важнейших
характеристик
частиц
является
их
масса
.
В
Стандартной
Модели
(
СМ
)
впервые
делается
попытка
объяснить
происхождение
массы
.
В
«
исходной
»
теории
фундаментальные
частицы
СМ
являются
безмассовыми
.
В
СМ
массы
появляются
вследствие
взаимодействия
частиц
с
полем
,
которое
называют
хиггсовским
полем
.
Это
обеспечивающее
массу
поле
должно
обладать
не
совсем
обычными
свойствами
.
Дело
в
том
,
что
масса
частицы
имеет
одно
и
то
же
значение
в
любой
точке
пространства
и
является
инвариантом
относительно
преобразований
Лоренца
,
т
.
е
.
не
изменяется
при
этих
преобразованиях
.
Последнее
обстоятельство
является
не
совсем
тривиальным
−
обычная
энергия
есть
нулевая
компонента
четырехмерного
вектора
и
изменяется
при
переходе
из
одной
системы
отсчета
в
другую
,
движущуюся
относительно
исходной
.
Поэтому
хиггсовское
поле
должно
быть
одинаковым
во
всем
пространстве
и
быть
также
лоренц
-
инвариантом
.
Масса
частицы
определяется
интенсивностью
её
взаимодействия
с
хиггсовским
полем
или
,
что
то
же
,
константой
ξ
её
связи
с
этим
полем
.
По
современным
косвенным
данным
величина
постоянного
в
пространстве
хиггсовского
поля
H
0
определяется
соотношением
0
3 2
1
2
F
Н
G
=
,
G
f
=
0.896
⋅
10
−
7
ГэВ
/
Фм
3
−
фермиевская
константа
связи
.
В
результате
взаимодействия
с
полем
Хиггса
фермионы
приобретают
массы
0
2
3
(
)
f
m
с
с Н
ξ
=
=
.
Поскольку
в
этом
выражении
0
3
)
(
Н
с
=
=
174
ГэВ
,
то
отсюда
следует
,
что
для
электрона
константа
е
ξ
=
3
⋅
10
−
6
,
для
t
-
кварка
π
ξ =
1.
Бозон
Бозон
Хиггса
Хиггса
В
СМ
пространство
заполнено
однородным
и
пока
не
обнаруженным
хиггсовским
полем
.
Одним
из
важнейших
вопросов
СМ
является
вопрос
о
происхождении
поля
Хиггса
.
В
СМ
оно
возникает
вследствие
спонтанного
нарушения
симметрии
из
-
за
особой
зависимости
энергии
хиггсовского
поля
Н
от
величины
этого
поля
Е
.
Эта
зависимость
изображена
на
рисунке
.
Поле
0
Н
соответствует
равновесному
(
минимальному
)
значению
поля
.
В
состоянии
равновесия
всё
пространство
должно
быть
заполнено
полем
Н
с
плотностью
энергии
0
Н
.
Взаимодействие
с
полем
0
Н
,
поскольку
оно
нарушает
симметрию
,
лежащую
в
основе
электрослабой
теории
,
приводит
к
расщеплению
единой
электрослабой
теории
на
квантовую
электродинамику
и
теорию
слабого
взаимодействия
.
Поле
Хиггса
создает
массу
у
безмассовых
фундаментальных
частиц
.
Бозон
Бозон
Хиггса
Хиггса
В
простейших
вариантах
Стандартной
Модели
существует
только
один
нейтральный
бозон
Хиггса
0
H
.
В
теории
суперсимметрии
наряду
с
нейтральным
бозоном
могут
существовать
и
заряженные
бозоны
Хиггса
H
±
.
Бозоны
Хиггса
можно
обнаружить
,
используя
их
физические
характеристики
.
Основное
отличие
бозонов
Хиггса
от
других
фундаментальных
бозонов
-
переносчиков
взаимодействия
состоит
в
том
,
что
бозоны
Хиггса
имеют
нулевой
спин
.
Четность
бозона
H
должна
быть
положительной
,
т
.
е
.
он
является
скалярной
частицей
.
Основная
сложность
для
поиска
бозона
Хиггса
заключается
в
том
,
что
Стандартная
Модель
не
определяет
значение
его
массы
.
Из
электрослабых
измерений
следует
,
что
2
250
H
m c
<
ГэВ
.
Бозоны
Хиггса
должны
распадаться
преимущественно
на
тяжелые
частицы
.
Тип
распада
зависит
от
массы
H
.
Если
2
140
H
m c
<
ГэВ
,
то
наиболее
вероятным
каналом
распада
будет
0
H
bb
→
.
Если
2
200
H
m c
>
ГэВ
,
то
возможны
распады
0
H
W W
+
−
→
и
0
H
ZZ
→
.
На
основе
анализа
экспериментальных
данных
по
поиску
бозонов
Хиггса
можно
пока
только
сделать
вывод
:
если
бозоны
Хиггса
существуют
,
их
масса
должна
быть
больше
115
ГэВ
:
2
115
H
m c
>
ГэВ
.