Физическая энциклопедия Том 4 - Порохов А.М.
Скачать (прямая ссылка):
Разнообразие эффектов позволяехиспользовать С. с. как для физ. исследований (определение сверхпроводящей щели по BAX одночастичного тока, исследование неоднородностей н т.д.), так и дли прантнч. применений (сверхпроводящие приёмники излучения, сквиды ит. д.).
Лит.: Асламааов JI. Г., Губавнов В. H., Слабая сверхпроводимость, М., 1992; Варонв А., ПатерНо Д.,
Эффект Джозефсона: физика и* применения, пер. с англ.
1984; Лихарев К, К., Введение в динамику джозефеинов-ских переходов, М., 1985. М. В. Фистуль.
СЛАБАЯ ФОКУСИРОВКА — фокусировка частиц в ускорителе, при к-рой за один оборот частица совершает меньше одного бетатронного (поперечного) колебания. К С. ф. относится, напр., фонусировка частиц магн. полем с пост, граднеитом.
СЛАБОЕ ВЗАИМОДЁИСТВИЕ — одно из четырёх известных фундам. взаимодействий между элементарными частицами. С. в. значительно слабее сильного и эл.-магн. взаимодействий, но гораздо сильнее гравитационного. В 80-х гг. установлено, что слабое и эл.-магн. взаимодействия — разл. проявлении единого электрослабого взаимодействия.
Об интенсивности взаимодействий можно судить по снорости процессов, к-рые оно вызывает. Обычно сравнивают между собой скорости процессов при энергиях ~1 ГэВ, характерных для физики элементарных частиц. При таких энергиях процесс, обусловленный сильным взаимодействием, происходит за времн ~ IO-*4 с, эл.-магн. процесс за в рем и ~ 10-а1с, характерное же время процессов, происходкщих за счёт С. в. (слабых процессов), гораздо больше: ~10-10 с, тан что в мире элементарных частиц слабые процессы протеиают чрезвычайно медленно. f
Другая характеристика взаимодействия — длина свободного пробега частнцы в веществе. Сильно взаимодействующие частицы (адроиы) можно задержать железной плитой толщиной в иеск. деситков см, тогда как нейтрино, обладающее лишь С. в., проходило бы, не испытав ни одного столкновения, через железную плиту толщиной порядка миллиарда км. Ещё более слабым является гравитац. взаимодействие, сила к-рого при энергии ~1 ГэВ в IOe3 раз меньше, чем у С. в. Однако обычно роль гравитац. взаимодействия гораздо заметнее роли G. в. Это связано с тем, что гравнтац. взаимодействие, как и электромагнитное, имеет бесконечно большой радиус действия; поэтому, иапр., на тела, находящиеся на поверхности Земли, действует гравитац. притяжение всех атомов, из к-рых состоит Земля. Слабое же взаимодействие обладает очень малым радиусом действия: ок. 2-Ю-16 см (что на три порядка меньше радиуса сильного взаимодействия). Вследствие этого, напр., С. в. между ядрами двух соседних атомов, находящихся на расстоянии 10~в см, ничтожно мало, несравненно слабее не только электромагнитного, но и гравитац. взаимодействий между ними.
Однако, несмотря на малую величину н коротко-действие, С. в. играет очень важную роль в природе. Так, если бы удалось «выключить» С. в., то погасло бы Солнце, поскольку был бы невозможен процесс превращения протона в нейтрон, позитрон н нейтрино, в результате н-рого четыре Протона превращаются в *Не, два позитрона и два нейтрино. Этот процесс служит осн. источником энергии Солнца н большинства звёзд (см. Водородный цикл). Процессы С. в. с испусканием нейтрнно вообще исключительно важны в MO-
люции звёзд, т. к. обусловливают потери энергии очень горячими звёздами, во взрывах сверхновых звёзд с образованием пульсаров и т. д. Еслн бы не было С. в., были бы стабильны и широко распространены в обычном веществе мюоны, л-мезоиы, странные и очарованные частицы, к-рые распадаются в результате С. в. Столь болыпаи роль С. В. связана с тем, что оно не подчиняется риду запретов, характерных для сильного и эл.-магн. взаимодействий. В частности, С. в. превращает заряженные лептоны в нейтрино, а кварки одного тнпа (аромата) в кварки др. типов.
Интенсивность слабых процессов быстро растёт с ростом энергии. Так, бета-распад нейтрона, энерго-выделение в к-ром мало (~1 МэВ), длится ок. IO3 с, что в IO18 раз больше, чем время жизни Л-гиперона, энерговыделение при распаде к-рого составляет -«-100 МэВ. Сечение взаимодействия с нуклонами для нейтрияо с энергией ~10Ю ГэВ прибл. в миллион раз больше, чем для нейтрино с энергией —1 МэВ. По теоретич. представлениям, рост сечения продлится до энергий поридиа неси, сотен ГэВ (в системе центра ииер-цин сталкивающихся частиц). Прн этих энергиях и при больших передачах импульсов проявляются эффекты, свяааиные с существованием промежуточных векторных бозонов Wi, Z0. На расстояниях между сталкивающимися частицами, много меньших 2- 10_1в см (комп-тоновской длины волиы промежуточных бозонов), С. в.
V эл.-магн*. взаимодействия имеют практически одинаковую интенсивность.
Наиб, распространённый процесс, обусловленный С. в.,— бета-распад радиоактивных атомных ндер. Б 1934 Э. Ферми (Е. Fermi) построил теорию Р-распада, к-рая с нек-рыми существ, моднфикациими легла в основу последующей теории т. и. универсального локального четырёхфермионного С. в. (взаимодействия ферми). Согласно теории Ферми, электрон и нейтрино (точнее, антинейтрино), вылетающие из ^-радиоактивного ядра, не находились в нём до этого, а возникли в момент распада. Это явление аналогично испусканию фотонов низкой энергии (видимого света) возбуждёнными атомами иди фотонов- высокой энергии (у-квантов) возбуждёнными ядрами. Причиной таких процессов является взаимодействие электрнч. зарядов частцц с Эл.-магн. полем: движущаяся заряженная частица создаёт электромагнитный ток, к-рый возмущает эл.-маги. поле; в результате взаимодействия частица передаёт энергию квантам этого поля — фотонам. Взаимодействие фотонов с эл.-маги- током описывается выражением е/эм А. Здесь е — элементарный электрнч. заряд, являющийся константой эл.-магн. взаимодействия (см. Константа взаимодействия), А — оператор фотонного поля (т. е. оператор рождения и уничтожения фотона), /а» “ оператор плотности эл.-магн. тока. (Часто в выражение длн эл.-магн. тока включают также множитель е.) В 7ЭМ дают вклад все заряж. частицы. Напр., слагаемое, отвечающее электрону, имеет вид: где ф —
