Единая теория поля: Философский анализ современных проблем физики элементарных частиц и космологии. Опыт синергетнческого осмысления - Минасян Л.А.
ISBN 5-4S4-G0179-X
Скачать (прямая ссылка):
Итак, если все три константы изобразить на одном графике в эависи-
.2
мости от передачи импульса
я2
то можно ожидать значения
при
котором константы будут иметь одно и то же значение (рис, 2).
На пути построения единой теории поля
75
Рис. 2
Это соответствует значению энергии Великою объединения около 1015 ГэВ, а масштаб расстояния между ними составляет 10~2?см. Соответственно массаX-частиц должна равняться 10і5 масс протона. Выше значения энергии 1015ГэВ пред пол агается, что массы заряженного лептона и нижнего кварка в каждом поколении равны друг другу;
При переходе от IQ15 ГэВ к более низким энергиям вследствие спонтанного нарушения симметрии SU(S) до симметрии SU(3) и SU(2) х 5(7(1) происходит более значительное увеличение масс кварков, и теория пред-сказ ывает отношение масс типа:
md:me- тя: тм = mb: тТ = 2,8.
Здесь важно подчеркнуть, что подобное отношение масс ароматов частиц характеризует именно Великое объединение и не вытекает из каких-либо теорий другого типа.
Отметим, что в рамках SU(5) симметрии дается объяснение дробности электрического заряда кварков, величина которых объясняется наличием трех цветов кварков, а так же объяснение нейтральности атомов и кван то ванн ости электрического заряда.
Как отмечает Г. Кейн: «Исходя только из этого результата, читатель может видеть, почему трудно поверить, что подход TBO не имеет под собой разумной основы» [72. С. 291].
Помимо симметрии SU(S) разрабатываются и другие варианты Великого объединения, это: SO(IO)1 ?0(18), SO(22), SU(S)1 SU(U)1 SU[U)7 E6, ?7, Е% — симметрии и другие. Некоторые из них предсказывают огромную массу правому нейтрино, вследствие чего он не наблюдается при настоя-Щих энергиях, и маленькую, но все же не равную 0 массу левого нейтрино. Этот вопрос является важным для астрофизики и космологии, поскольку решение его позволило бы пролить свет на секрет, из чего состоит скрытая материя Вселенной, которая должна существовать, ибо требуется лля гравитационного связывания галактик и кластеров.
76
Глава 2
Идея Великого объединения является, несомненно, важным этаном в развитии физики. К сожалению, ни одна из моделей не решает тех вопросов, когорые обозначили себя уже в квантовой хромодинамике, в теории электрослабого взаимодействия, и, можно сказать, лишь добавляют новые. Остаются не по пятыми и конфайнмент кварков, и происхождение хштсо-вого конденсата, и проблема иерархии масс в природе, и проблема ки-ральности фермионов и многие другие. Предполагается, что преодолеть эти трудности удастся при создании теории суперсимметрии.
Все рассмотренные выше группы симметрии естественным образом вписываются в стандартную модель квантовой теории поля. Возникает вопрос о возможности описания в рамках этой модели и гравитационного взаимодействия. Наиболее естественным представляется, и именно такова логика и история развития вопроса, поиск создания квантовой теории гравитационного поля с последующей попыткой объединения его с другими видами взаимодействий. Тем более что гравитационное поле обладает калибровочной природой. Л учет квантово-гравитационных явлений, по мнению почти всех специалистов, позволил бы устранить основные трудности, присущие квантовой теории поля, связанные с бесконечностями.
В квантовой теории поля гравитационное взаимодействие интерпретируется как процесс обмена квантами гравитационною поля — гравитонами. Гравитоны несут на себе фавитацнонный заряд, «гравитируют». Из-за малости константы гравитационного взаимодействия эффекты квантовой гравитации могут оказаться существенными лишь на крайне малых расстояниях. Обычная общая теория относительности описывает гравитационное взаимодействие на достаточно больших расстояниях. Квантовая общая теория ог носительностм работает в дискретном пространстве-времени с фундаментальным временем, В 190І году М. Планком были введены понятия фундаментальной массы» кванта длины и кванта времени [111. С. 232]. Масса Планка представляет собой комбинацию трех фундаментальных кошлані:
гравитационной постоянной G, постоянной Планка fi, скорости света с :
Соответственно фундаментальная длина и квант времени выражаются через массу Планка соотношениями:
= -5- = 10"33 см;
JjL = IQ^ с.
с
'а пути построения единой теории ПОЛЯ
77
При приближении к планкове ким расстояниям порядка длины Планка авитационное взаимодействие по силе сравнивается с другими взаимо-йствиями, и для него существенными становятся квантовые эффекты. Это и нанялось основанием точки зрения, согласно которой именно создание квантовой теории гравитации позволит завершить процесс построения единой теории поля. Однако из-за размерности гравитационной постоянной квантовая гравитация отличается от остальных взаимодействий тем, что амплитуда квантовых флуктуации резко увеличивается с уменьшением размеров области, которую она занимает. Это приводит к бесконечной последовательности расходимостей в уравнениях фавитационного поля. Так что все попытки создания перенормируемой квантовой теории гравитации по стандартной схеме заканчивались неудачей,
