Основные типы взаимодействий и задача создания единой теории поля

Сама природа подсказывает нам, что элементарные частицы являются своего рода узловыми точками, сгущениями некоего единого поля. А раз так, то первостепенная задача — создать теорию такого единого поля, или единую теорию поля.

Чтобы представить перспективность подобной задачи в случае ее решения, приведем масштаб природных величин и процессов — от атомных до космологических порядков. Радиус протона равен 10'15 см, а радиус наблюдаемой Вселенной 1028 см (10 млрд световых лет, т. е. расстояние, которое свет пройдет за 10 000 000 000 лет!). На всем диапазоне этой шкалы, охватывающей 43 порядка, природа «играет» четырьмя типами взаимодействий. 1) «Сильные» — между адронами (от греч. адрос — сила), к каковым относятся барионы (от греч. бариос — тяжесть), нуклоны (протоны и нейтроны), гипероны и мезоны. Сильные взаимодействия возможны только на больших (по меркам микромира) расстояниях (10-13 см) и состоят в испускании промежуточных частиц, переносящих ядерные силы (р-мезонов). Одно из проявлений сильных взаимодействий — ядерные силы. 2) Электромагнитные, которые в 100-1000 раз слабее «сильных» и сопровождаются испусканием / поглощением фотонов. 3) «Слабые», радиус действия которых еще на порядок меньше электромагнитных. Именно за счет таких светит Солнце (протон превращается в нейтрон, позитрон — в нейтрино). Испускаемые нейтрино имеют огромную проникающую способность, они могут пройти через железную плиту толщиной 1 млрд км. «Слабые» взаимодействия происходят не контактным образом, а через обмен бозонами, виртуальными и нестабильными. 4) Гравитационное, радиус которого подчиняется тем же закономерностям (1/г2), что и электромагнитное. К сожалению, о его природе мы знаем не намного больше, чем во времена Ньютона. Приведенные формы игры с природой имеют целью не запугать читателя, а показать, что решение столь масштабных задач потребует столь же нестандартных путей, отказа от «инерции мышления». Вот пример преодоления такой инерции. После лавины открытий в области микромира (новые частицы, свойства, эталоны) с 70-х годов наступило глухое затишье. Оказалось, тупик был концептуальный: чтобы понять свойства микромира, следовало рассматривать связи не только на этом уровне, но и в единстве со свойствами ме- гамира — и наоборот. Есть даже теория, что свойства частиц были заложены в условиях начальной стадии расширения Вселенной (С. Вайнберг).

<< | >>

↑

Источник: Торосян В.Г.. История и философия науки : учеб, для вузов. 2012

Еще по теме Основные типы взаимодействий и задача создания единой теории поля: