Էլեկտրաթույլ փոխազդեցություն

Էլեկտրաթույլ փոխազդեցություն, երկու հայտնի հիմնարար փոխազդեցությունների՝ էլեկտրամագնիսականության և թույլ փոխազդեցության միավորված նկարագրությունը տարրական մասնիկների ֆիզիկայում։ Չնայած այս երկու ուժերը շատ տարբեր են թվում առօրյա ցածր էներգիաների դեպքում, նրանց տեսական մոդելները միևնույն ուժի երկու տարբեր դրսևորումներ են։ Միավորման էներգիայից մեծ էներգիայի դեպքում, որը 100 ԳէՎ կարգի է, նրանք միավորվում են մեկ էլեկտրաթույլ փոխազդեցությամբ։ Այսպիսով, եթե տիեզերքը բավականաչափ տաք է (մոտավորապես 1015 Կ՝ ջերմաստիճանը մեծ պայթյունից շատ չանցած), ապա էլեկտրամագնիսական ուժը և թույլ ուժը միավորվում են որպես էլեկտրաթույլ ուժ։ Էլեկտրաթույլ ժամանակաշրջանի ընթացքում էլեկտրաթույլ ուժն առանձնացել է ուժեղ փոխազդեցությունից։ Քվարկային ժամանակաշրջանի ընթացքում էլեկտրաթույլ ուժը բաժանվել է էլեկտրամագնիսականի և թույլի։

Տարրական մասնիկների միջև թույլ և էլեկտրամագնիսական փոխազդեցությունների միավորման մեջ ունեցած ներդրման համար Շելդոն Գլեշոուն, Աբդուս Սալամը և Սթիվեն Վայնբերգը 1979 թվականին ֆիզիկայի Նոբելյան մրցանակ ստացան։Էլեկտրաթույլ փոխազդեցության գոյությունը փորձնականորեն հաստատվեց երկու փուլով, որոնցից առաջինը սկսվեց նեյտրինային ցրումներում չեզոք հոսանքի հայտնաբերումով Գարգամել բշտիկային խցիկով փորձերում, 1973 թվականին, իսկ երկրորդը՝ 1983 թվականին UA1 և UA2 փորձերով, որոնց արդյունքում հայտնաբերվեցին W և Z տրամաչափային բոզոնները պրատոն-հակապրոտոնային բախումներով պրոտոնային սուպերսինքրոտոնում։ 1999 թվականին Ջերարդ Հուֆթը և Մարտինուս Վելտմանը Նոբելյան մրցանակ ստացան՝ ցույց տալու համար, որ էլեկտրաթույլ փոխազդեցությունը վերանորմավորվում է։

Ձևակերպում 

Մաթեմատիկական ձևակերպումով միավորումը տեղի է ունենում SU(2) × U(1) տրամաչափային խմբի տակ։ Համապատասխան տրամաչափային բոզոնները թույլ իզոսպինի երեք W բոզոններն են SU(2)-ից (W+, W0, W-) և թույլ հիպերլիցքի B0 բոզոնը U(1)-ից։ Բոլոր երեքն էլ զանգված չունեն։

Ստանդարտ մոդելում W± և Z բոզոնները և ֆոտոնը առաջանում են էլեկտրաթույլ փոխազդեցության սիմետրիայի ինքնակամ խախտումից SU(2) × U(1)Y-ից U(1)em, ինչի պատճառը Հիգսի մեխանիզմն է (տես նաև Հիգսի բոզոն) U(1)Y-ը և U(1)em-ը U(1)-ի տարբեր պատճեններ են. U(1)em-ի գեներատորը տրվում է Q = Y/2 + I3-ով, որտեղ Y-ն U(1)Y-ի գեներատորն է (կոչվում է թույլ հիպերլիցք), իսկ I3-ն SU(2) գեներատորներից մեկն է (թույլ իզոսպինի բաղադրիչ)։

Սիմետրիայի ինքնակամ խախտումը W0 և B0 բոզոններին դրդում է միավորվել երկու տարբեր բոզոններում՝ Z0 բոզոնում և ֆոտոնում (γ) ինչպես հետևում է

 ,

որտեղ θW-ն Վայնբերգի անկյունն է։ Մասնիկները ներկայացնող առանցքները պտտվել են (W0, B0) հարթությունում θW անկյունով։ Սա նաև ներկայացնում է տարբերությունը Z0-ի զանգվածի և W±-ի զանգվածի միջև (նշանակված են համապատասխանաբար MZ և MW).

Էլեկտրամագնիսականության և թույլ ուժի տարբերակումը առաջանում է Y-ի և I3-ի ոչ տրիվիալ գծային կոմբինացիայի պատճառով, որը վերանում է Հիգսի բոզոնի դեպքում (այն Y և I3-ի սեփական վիճակն է, այնպես որ գործակիցները կարելի է վերցնել որպես −I3 և Y). U(1)em-ը սահմանվում է որպես գծային կոմբինացիայով առաջացած խումբ, և չի խզվում, քանի որ չի փոխազդում Հիգսի հետ։

Տես նաև 
Հիմնարար փոխազդեցություններ
Վայնբերգի անկյուն

Ծանոթագրություններ

Գրականություն 
 Conveys much of the Standard Model with no formal mathematics. Very thorough on the weak interaction.

Հոդվածներ 

 

Էլեկտրաթույլ փոխազդեցություն
Տարրական մասնիկների ֆիզիկա
Դաշտի քվանտային տեսություն