ПИЯХ
Все началось в 1934 году, коЦла
Энрико Ферми попытался придата^ ^ ^
математическую форму большому
количеству закономерностей, которые
наблюдались в экспериментах по бета-
распаду. Распад нейтрона на протон,
электрон и нейтрино был в те годы
единственным известным процессом,
который, как считалось, проходил при
помощи слабых сил. В общих чертах
описание Ферми было похоже на тео-
рию электромагнитных сил, правда там
частицы обмениваются переносчиком
взаимодействия — фотоном, а в его
модели они действовали друг на друга
лишь при непосредственном контакте.
Однако у модели Ферми очень скоро
возникли проблемы математического
характера: уже в 1936 году Вернер
Гейзенберг столкнулся с проблемой
расходимости на высоких энергиях
(выше 10 ГэВ). При попытке более точ-
был, безусловно, гениален, и большинс-
т в о его постулатов все-таки пригоди-
л№> следующим поколениям ученых,
однакТГцстшком его теория слабых сил
пасовала пс
твительностью и нуждалась в улу\ше-
СИММЕТРИЯ СПЕШИТ НА ПОМОЩЬ
Ч .
\
Для того чтобы выйти из сложившейся
ситуации, ученым пришлось поменять
подход к задаче и обратиться к мате-
'
матическому аппарату теории групп,
который оперирует симметриями.
Симметрия присуща всему, что нас
окружает, а любые физические законы
являются ее проявлением. Это необ-
ходимо использовать, если мы хотим
описать поведение реальных систем на
языке математики. Математике извест-
но много различных видов симметрии.
Бывает такое, что система и ее зеркаль-
ученые приспособили для описания
фундаментальных взаимодействий.
В 1954 году Янг Чжэньнин (Chen Ning
Yang) и Роберт Миллс придумали мате-
матический язык — теорию калибро-
вочных полей, Па основе которой через
некоторое время другие физики смогли
адекватно описать три из четырех
видов взаимодействия: сильные, элект-
ромагнитные и слабые.
I !олями Янга — Миллса в скором
^ времени воспользовался Шелдон
ГлэшЬу, для того чтобы объединить
/ электромагнитные и слабые взаимо-
,
действия в одной модели. Он достиг
\ успеха в своих исследованиях: таким
\ образом, ему удалось сделать то, к чему
/ в те годы стремились многие физики.
Зачем ученым понадобилось это объ-
единение? Дело в том, что физики всег-
да стремились к простоте и стройности
своих формул, поэтому, как только
ных расчетов в решениях появлялись
ное отражение ведут себя одинаково,
стало известно, что в природе, по всей
расходящиеся интегралы, которые при
вычислении давали бесконечности.
Такие решения, конечно, нельзя было
интерпретировать с точки зрения физи-
ки, поэтому с уравнениями надо было
что-то делать (кстати, в нынешней вер-
сии теории лекарством от этих зловред-
ных бесконечностей служат те самые
бозоны Хиггса).
В 1949 году для похожей проблемы
в квантовой электродинамике ученые
разработали математическую процеду-
ру, которую назвали перенормировкой.
Но к теории Ферми ее применить не
удалось, а дальнейшие исследования
показали, чт о она и вовсе не может
быть перенормирована. Энрико Ферми
или, например, поведение системы не
меняется при повороте в пространс-
тве, или при обращении времени два
процесса превращаются друг в друга.
Ученые записывают все эти кунштюки
математически в лагранжиане, а мы
с легкостью можем вообразить себе,
как лабораторию с частицами отра-
жают в зеркале или переворачивают
в пространстве. Бывают и более общие
симметрии, которые выражаются
в сложных преобразованиях функ-
ций — их довольно сложно себе пред-
ставить, поэтому мы не будем этим
заниматься.
Одну из таких сложных симметрий
(ее еще называют калибровочной)
видимости, действует четыре вида сил,
многим захотелось описать их как раз-
ные проявления одного всеобщего вза-
имодействия (Максвеллу ведь удалось
свести воедино электричество, магне-
тизм и свет).
При построении своей модели
Глэшоу воспользовался идеями Ферми,
однако его взаимодействие не было
контактным — его должны были пере-
носить несколько частиц-переносчи-
ков, мысли о существовании которых
в то время тоже висели в воздухе.
Основная заслуга Глэшоу была в том,
что он смог придать стройную матема-
тическую форму этим разрозненным
идеям.
В ЧЕСТЬ КОГО ВСЕ-ТАКИ НАЗВАН БОЗОН?
Шатьендранат Бозе (Satyendra Nath Bose] родился в Индии, в Калькутте,
в 1894 году. Как ни странно, ударение в его фамилии падает на пер-
вый слог, хотя все физики на своем профессиональном жаргоне гово-
рят «Бозе», делая ударение на «е». Окончив университет Калькутты,
в 20-х годах XX века Бозе работал в Париже с Мари Склодовской-Кюри,
затем получил должность профессора в университете в Дакке, Индия.
Достижения Бозе в физике сложно переоценить. Он стал одним из осно-
вателей квантовой механики, статистики, теории конденсата Бозе —
Эйнштейна, вывел формулу Планка для абсолютно черного тела и так
далее. С 1958 года и до конца жизни (1974) Бозе был членом Лондонского
королевского общества и почетным профессором Индии. Бозон был
назван в его честь уже после смерти знаменитого учёного.
предыдущая страница 70 Что нового в науке и технике 2009 5 читать онлайн следующая страница 72 Что нового в науке и технике 2009 5 читать онлайн Домой Выключить/включить текст