Encyclopédie physique. Résultats de recherche pour \"bosons intermédiaires\"

Développement rapide de la physique particules élémentaires dernières années a considérablement changé nos idées non seulement sur les hadrons, mais aussi sur les leptons, c'est-à-dire les particules qui n'ont que des interactions faibles et électromagnétiques (leptons chargés). En plus des deux paires de leptons connues précédemment (électrons et neutrinos électroniques et muons et neutrinos muoniques - voir §§ 231, 233, 234), un autre lepton lourd chargé a été découvert, appelé le lepton tau (). Avec le t-lepton, apparemment, il devrait y avoir un autre neutrino - le soi-disant neutrino tau (). Certes, ce dernier n'a pas encore été observé dans des expériences directes. Les neutrinos tau peuvent apparaître, par exemple, lors de la désintégration des leptons tau ou être émis avec les leptons tau lors de la désintégration de particules plus lourdes.

À chaque lepton correspond une antiparticule - l'antilepton. De nombreuses expériences ont montré que, jusqu'à des distances de l'ordre de grandeur, les leptons et anti-leptons se comportent comme des objets « ponctuels » élémentaires. Ce sont les leptons, avec les quarks, qui représentent, comme nous le pensons aujourd'hui, de véritables particules élémentaires ou fondamentales (voir tableau 14).

Tous les processus de formation et de désintégration des leptons (certains d'entre eux ont été discutés plus tôt - voir § 233) peuvent être expliqués si l'on considère que les leptons ont également certains nombres quantiques conservés, appelés « charges leptoniques » et ressemblant à une charge baryonique.

Maintenant, trois types de telles charges leptoniques sont connus - électron (), muon () et tau-lepton () :

1) pour les électrons et les neutrinos électroniques, la charge du lepton électronique, pour leurs antiparticules, pour toutes les autres particules ;

2) pour les muons et les neutrinos muoniques la charge du lepton muonique est égale à , pour les antileptons correspondants , pour toutes les autres particules ;

3) pour le lepton tau et le neutrino tau ; dans les leptons anti-tau ; pour toutes les autres particules.

Dans tous les processus étudiés jusqu'à présent, les trois charges leptoniques sont conservées. À titre d'exercice, les lecteurs sont invités à utiliser le concept de charges de leptons conservées pour montrer que des désintégrations (233.1), (233.2) et des réactions (233.3), (233.4) peuvent se produire dans la nature, et que des processus tels que s'avèrent interdits. En effet, ces transitions et d'autres qui violent les lois de conservation des charges des leptons n'ont jamais été observées dans aucun des nombreux expériences de recherche. Les leptons n'ont pas de charges baryoniques ni de saveurs de quark, c'est-à-dire que les nombres quantiques correspondants sont nuls. Cela est dû au fait que les leptons ne participent pas du tout à interactions fortes.

Dans le tableau 14, nous avons placé les particules qui sont aujourd'hui considérées comme véritablement élémentaires. Les hadrons n'y sont pas inclus, car leur complexité structure interne a été établi de manière assez fiable, et il a été prouvé que ce sont les quarks, « collés ensemble » par l'échange de gluons, qui sont ceux éléments structurels, dont sont constitués les hadrons. Ce tableau doit cependant être complété par d'autres particules élémentaires. Ce sont principalement des photons - quanta Champ électromagnétique, qui réalisent des interactions électromagnétiques entre particules chargées. Ici, nous avons également placé des gluons, qui effectuent des interactions entre les quarks et qui, avec les quarks, sont condamnés à la « réclusion à perpétuité » à l'intérieur des hadrons.

Très rôle important les interactions faibles jouent également un rôle en physique des particules. Comme déjà noté, il s'agit de la seule interaction dans la nature qui peut modifier l'individualité des particules fondamentales - les leptons et les quarks - et provoquer une transformation mutuelle entre ces particules (sous réserve toutefois des lois de conservation des charges baryoniques et leptoniques). La question de savoir quel est le mécanisme d’action est discutée depuis longtemps. forces faibles. Il a été suggéré que ces forces seraient dues à l’échange de quanta de champs spéciaux. interactions faibles, appelés bosons intermédiaires. Contrairement aux gluons, les bosons intermédiaires, comme les photons, doivent exister à l’état libre. La théorie a permis de prédire l'existence de trois de ces bosons intermédiaires : - et - les particules. Et enfin, en 1982-1983. des bosons intermédiaires ont été découverts, et cette découverte a fait sensation.

Des bosons intermédiaires ont été enregistrés dans des expériences complexes dans un accélérateur de stockage avec des collisions de faisceaux proton-antiproton, à une énergie de chacun des faisceaux en collision (cette énergie a maintenant été augmentée à ). C'est l'énergie la plus élevée reçue artificiellement. Forme générale L'une des deux immenses installations dans lesquelles cette découverte remarquable a été faite est représentée sur la Fig. 422, et sur la fig. 425 montre un instantané d'un écran d'ordinateur sur lequel l'événement de formation et de désintégration d'un boson intermédiaire a été enregistré.

Les masses des bosons intermédiaires se sont révélées très importantes - elles sont presque 100 fois supérieures aux masses des nucléons (voir tableau 14). Ce sont les particules les plus lourdes créées en laboratoire.

La découverte des bosons intermédiaires a complété un cycle de recherche très important, qui a montré que les forces faibles et électromagnétiques, malgré leurs différences apparentes, sont étroitement liées les unes aux autres et s'avèrent essentiellement être des manifestations de la même interaction, appelée électrofaible. Actuellement, des tentatives intensifiées sont faites pour établir des liens entre l'interaction électrofaible et la forte, et même à l'avenir pour essayer de comprendre la nature unifiée des quatre types de forces qui existent dans la nature - forte, électromagnétique, faible et gravitationnelle.

Riz. 425. Formation et désintégration des bosons intermédiaires. Un instantané est affiché sur l'écran de l'ordinateur sur lequel les événements enregistrés lors de l'installation ont été traités (Fig. 422). Des faisceaux de protons et d'antiprotons sont dirigés le long de l'axe de la chambre cylindrique à décharge gazeuse de l'installation, schématisée sur l'écran. Un événement d'interaction est présenté dans lequel un boson intermédiaire lourd se forme. Un événement (autres particules) est enregistré dans l'image. Une désintégration est observée : le muon est presque une trace transversale à forte impulsion. Neutrino vole dans direction opposée. Il ne peut pas être observé directement, mais est identifié par la cinématique de l'événement, car il emporte une forte impulsion.

L'idée de l'unité des interactions fortes, électromagnétiques et faibles entre en conflit avec la division des particules fondamentales en quarks, qui ont des interactions fortes, et en leptons, qui n'ont pas de telles interactions. Certains points communs entre les quarks et les leptons peuvent être indiqués par leur division en groupes ayant une structure similaire. Comme le montre le tableau. 14, nous pouvons parler de trois de ces groupes, ou, comme on les appelle, de générations, de particules fondamentales : les -, -quarks légers et les leptons légers, forment la première génération de ce type ; Les quarks plus lourds et -, ainsi que les muons et les neutrinos muoniques, constituent la deuxième génération ; et enfin les quarks ( et ) et les leptons () les plus lourds font partie de la troisième génération. Apparemment, il doit y avoir certains processus par lesquels les quarks se transforment en leptons, et Divers types les leptons () sont également expérimentés transformations mutuelles. La recherche de tels phénomènes dans lesquels, bien qu'avec une très faible probabilité, il y ait encore une non-conservation des charges des baryons et des leptons, présente un grand intérêt pour science moderne. Par exemple, de nombreux laboratoires à travers le monde recherchent activement la désintégration des protons en particules plus légères (etc.). À cause de grande masse le proton dans de telles désintégrations doit libérer une énergie importante.

Les recherches de désintégration des protons sont réalisées dans des installations complexes comportant de grands « volumes sensibles » de matière. Le terme « volume sensible » signifie que si un nucléon dans ce volume se désintègre en particules légères, cette désintégration sera détectée. Des volumes sensibles d'installations existantes et actuellement en construction contiennent des nucléons, et les expositions dans ces installations durent des années. Pour se protéger contre rayonnement cosmique Les installations sont situées dans des laboratoires souterrains à grande profondeur. Il n’a pas encore été possible de détecter de manière fiable la désintégration des protons. Plusieurs des événements découverts – les « désintégrations potentielles de protons » – peuvent être expliqués par des processus de fond. Ces expériences ont établi que le proton, même s'il n'est pas absolument stable, a bon moment vie années. Cela signifie, par exemple, que chez une personne tout au long de sa vie avec haute probabilité pas un seul proton ne se désintègre. L'échelle de vie d'un proton s'avère énorme, même comparée à la durée de vie de l'Univers (années).

-

BOSONS VECTORIELS INTERMÉDIAIRES

BOSONS VECTORIELS INTERMÉDIAIRES

Groupe de vecteur gros seins, transférant l'interaction faible, qui comprend deux particules chargées (W+, W-) de masse = 80 GeV et une neutre (Z°) de masse = 90 GeV. Découvert en 1983 au CERN. (voir INTERACTION FAIBLE).

1983 .

BOSONS VECTORIELS INTERMÉDIAIRES

- particules vectorielles, faible interaction. courants chargés Et tiques neutres


e Et - e), S.U.(2)x U


Angle de Weinberg :



Poids () et largeur de charge. Le boson W est respectivement égal à 80,60,4 GeV et 2,250,14 GeV, la masse et la largeur du boson neutre sont égales à 91,1610,031 GeV et 2,5340,027 GeV. Charge Le boson W se désintègre en états hadroniques dans 70 % des cas, en états leptoniques dans 30 % et (la probabilité relative de chaque mode leptonique est de 10 %). Le boson Z° se désintègre en états hadroniques dans 71 % des cas, ses modes de désintégration leptonique et leurs probabilités relatives sont égaux respectivement : (3,2%), (3,36%), (3,33%) et

(19,2%). M. V. Terentiev.

Encyclopédie physique. En 5 tomes. - M. : Encyclopédie soviétique. Rédacteur en chef A.M. Prokhorov. 1988 .


Dictionnaire encyclopédique physique. - M. : Encyclopédie soviétique. Rédacteur en chef A.M. Prokhorov. 1983 .

BOSONS VECTEUR INTERMÉDIAIRE BOSONS VECTEUR INTERMÉDIAIRE particules W+, Z0 avec des masses de l'ordre de 80 et 90 GeV, dues à l'échange desquelles se produit une faible interaction. Découvert expérimentalement en 1983. Histoire naturelle. Dictionnaire encyclopédique.

JAUGE SYMÉTRIE JAUGE SYMÉTRIE JAUGE SYMÉTRIE nom général. classe interne symétries des équations de la théorie des champs (c'est-à-dire des symétries associées aux propriétés des éléments, et non aux propriétés de l'espace-temps), caractérisées par des paramètres dépendant du point de l'espace

THÉORIE DES CHAMPS QUANTIQUES THÉORIE DES CHAMPS QUANTIQUES THÉORIE DES CHAMPS QUANTIQUES (QFT), quantique relativiste. théorie de la physique systèmes avec nombre infini degrés de liberté. Un exemple d'un tel système est l'électromagnétique. champ pour description complète ce qui nécessite à tout moment de régler les tensions

SUPERSYMÉTRIE SUPERSYMÉTRIE SUPERSYMÉTRIE (symétrie de Fermi-Bose), symétrie reliant des champs dont les quanta ont des nombres entiers. spin (qui sont des bosons), avec des champs dont les quanta ont un spin demi-entier (qui sont des fermions). Champs transformés sous transformations S.

,

BOSONS VECTORIELS INTERMÉDIAIRES

- particules vectorielles, en raison de l'échange dont est effectué faible interaction. Elles sont appelées "intermédiaire" selon l'histoire. raisons, puisque leur existence a été prédite théoriquement bien avant leur découverte directe sous forme de particules réelles (1983), à savoir l'interaction locale à quatre fermions entre courants chargés Et tiques neutres a été présenté comme le résultat d’un échange « intermédiaire » particules virtuelles[En figue. en ka-

A titre d'exemple, on montre comment cet échange se produit lors de la diffusion des neutrinos par les électrons.

]. Ces bosons sont intermédiaires au même sens que le photon (g) en diffusion de charge. particules. Échange de bosons vecteurs (charge électrique, respectivement + e Et - e),(charge électrique 0) et g communique entre les courants dans une théorie unifiée interaction électrofaible, basé sur le groupe de symétrie S.U.(2)x U(l). Dans cette théorie des masses (masse


et sont égaux) et les bosons - sont calculés théoriquement et exprimés par la constante de Fermi et Angle de Weinberg :


où a=1/137 est une constante structure fine. L'angle et les masses de Weinberg sont mesurés de manière indépendante

expériences, donc la validité des relations données avec le pourcentage d'erreur est très argument important en faveur de la théorie de l'interaction électrofaible.

La signification des BOSONS VECTORIELS INTERMÉDIAIRES dans le grand dictionnaire encyclopédique

BOSONS VECTORIELS INTERMÉDIAIRES

les particules W, Z0 de masses de l'ordre de 80 et 90 GeV sont porteuses d'interaction faible. Ouvert expérimentalement en 1983.

Grand dictionnaire encyclopédique. 2012

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    lignes électriques, structures pour fils suspendus et câbles de protection contre la foudre pour lignes électriques aériennes (EPL). Basique éléments structurels O.l. e.: ...
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    étude, méthode scientifiqueélaborer des recommandations quantitatives pour la prise de décision. Importance facteur quantitatif dans O. et. et l'accent du développement...
  • MINÉRAL dans la Grande Encyclopédie soviétique, TSB.
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  • MACHINE À LAME dans la Grande Encyclopédie soviétique, TSB :
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    (du grec kosmogonia, de kosmos - monde, Univers et disparu, goneia - naissance), un domaine scientifique dans lequel l'origine et le développement de...
  • QUASI-PARTICULES dans la Grande Encyclopédie soviétique, TSB :
    (de quasi... et particules), l'un des Concepts fondamentaux théorie de la matière condensée, en particulier la théorie solide. Description théorique...
  • OCÉAN INDIEN dans la Grande Encyclopédie soviétique, TSB :
    océan, le troisième plus grand océan de la planète (après le Pacifique et l'Atlantique). Situé pour la plupart V Hémisphère sud, entre l'Asie et...
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  • MASSE D'EAU dans la Grande Encyclopédie soviétique, TSB :
    masse, volume d'eau proportionné à la superficie et à la profondeur du réservoir et présentant une relative homogénéité caractéristiques physiques et chimiques, formé dans des conditions physiques et géographiques spécifiques. ...
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    calcul, une discipline mathématique qui étudie les propriétés des opérations sur les vecteurs dans l'espace euclidien. De plus, la notion de vecteur est une abstraction mathématique...
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    Nikola (Bourbaki Nicolas), pseudonyme collectif sous lequel un groupe de mathématiciens en France tente de mettre en œuvre l'idée émanant de D. Hilbert...
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    une petite fortification séparée à long terme ou temporaire pour une garnison de plusieurs centaines de personnes, capable de se défendre de manière indépendante. Selon sa destination, F. ...
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    N. est l'un des plus simples ouvrages techniques, servant au mouvement du pétrole et de ses produits. Sa structure est similaire en tous points...
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    provinces Empire austro-hongrois, une composante appelée « royaumes de Galice et Volodymyrie » (K?nigr. Galizien & Lodomerien), avec le Grand-Duché de Cracovie, partie de ...

L'interaction électromagnétique et l'interaction forte peuvent être décrites en utilisant l'échange de quanta des champs correspondants - photons (quanta γ) et gluons. Les photons et les gluons sont des bosons de jauge de champs électromagnétiques et forts.
La faible interaction est également due à l'échange de bosons chargés lourds W + et W − et d'un boson neutre Z de spin 1. Désintégration des neutrons

n → p + e − + e

Diagramme de désintégration du quark D

au niveau des quarks, cela semble se dérouler en deux étapes. Dans un premier temps, le quark d se transforme en quark u et en boson W −

au second, le boson W se désintègre, se transformant en un électron et un antineutrino

W − → e − + e .

DANS modèle standard, développé dans les travaux de S. Weinberg, A. Salam et S. Glashow, W − , W + , Z 0 -bosons et
-les quanta sont des quanta d'un seul champ électrofaible. Le modèle standard, qui combine les interactions électromagnétiques et faibles, prédit une relation entre les constantes d'interaction électromagnétique et faible et la relation entre les masses des bosons chargés et neutres :

, ,

où W est l'angle de Weinberg. La valeur extraite des expériences est sin 2 W = 0,23.
Valeurs obtenues expérimentalement des masses de bosons (m exp (W ±) = (80,419 + 0,056) GeV, m exp (Z) = (91,1882 + 0,0022) GeV) étaient en très bon accord avec la théorie standard (Entre la découverte des courants neutres et l'observation. bosons vectoriels 10 ans se sont écoulés.)
Par analogie avec l'interaction forte, les membres d'une même famille générés par le boson W − ou W + sont combinés en doublets d'isospin hélicoïdaux faibles et gauchers.

avec un isospin faible T = 1/2, auquel sont attribuées les valeurs T 3 = +1/2 (e,u) et T 3 = -1/2 (e,d). Pour les antifermions, les projections d'isospins faibles ont des signes opposés.
Les faibles interactions avec les changements de charge (courants chargés) sont décrites par les états |T = 1, T 3 = +1> et |T = 1, T 3 = -1>. Ils se produisent avec l’émission ou l’absorption de bosons W − ou W +. Les processus faibles impliquant le boson Z étaient appelés processus à courants faibles neutres.
Dans le modèle standard, les leptons et les quarks sont regroupés en doublets spirales gauches – générations.

1ère génération 2ème génération 3ème génération

Les courants chargés dans les processus leptoniques sont obtenus lors du déplacement le long des colonnes. Les courants chargés dans les processus avec les quarks sont possibles non seulement lors du déplacement le long des colonnes, mais également entre les générations, c'est-à-dire l'interaction faible mélange les quarks. Les changements dans la saveur des quarks se produisent uniquement à l'aide de courants chargés. Les courants neutres ne modifient pas la saveur des quarks.

W ± , Z - recherché dans les réactions de collision de protons et d'antiprotons

L'énergie des faisceaux en collision est de 2*270 GeV.
Les bosons W ± , Z se forment à la suite de l'interaction de l'un des quarks protons avec l'antiquark antiproton

u+ → W+ u + → Z
+ d → W − d+ → Z

La section efficace totale pour l'interaction des protons avec les antiprotons à une énergie des particules en collision de 2,270 GeV est de près de 60 mbarn. Alors que la section efficace de la réaction (1) est de 10 -8 de la section efficace totale. Autrement dit, les bosons W ± devaient être détectés dans un contexte de -10 -8 particules étrangères.
Pour isoler de manière fiable les bosons W ± , Z avec un fond de hadrons aussi élevé, nous avons utilisé le fait que les bosons W ± , Z peuvent se désintégrer avec l'émission de leptons. Alors l’événement (1) peut être identifié comme suit. Au point d'interaction p, les électrons d'une énergie > 15 GeV devraient être émis dans une direction perpendiculaire au faisceau.
La restauration de la cinématique complète des événements a permis de déterminer la masse du boson W ±
Significations modernes les caractéristiques des bosons W ± , Z sont données dans le tableau.

Taper
particules
Électrique
chésical
charge
Poids,
Gav
Largeur, Gav Modes de décroissance %
W ± +1(-1) 80.419 + 0.056 2.12 + 0.05

e + v 10,7%
μ + ν 10,5%
τ + ν 10,4%
hadrons 68,5%

La découverte des bosons intermédiaires a complété un cycle de recherche très important, qui a montré que les forces faibles et électromagnétiques, malgré leurs différences apparentes, sont étroitement liées les unes aux autres et s'avèrent essentiellement être des manifestations de la même interaction, appelée électrofaible.
Avec l'introduction d'un boson intermédiaire, l'image des processus faibles s'intègre qualitativement dans régime général interactions sur niveau élémentaire. Certaines règles empiriques établies pour des processus faibles reçoivent également leur explication naturelle.
La durée de vie des bosons intermédiaires est d'environ 10 à 25 s et ils ne peuvent être détectés que par les produits de désintégration.
Cependant, avec les bosons intermédiaires, de nombreux hadrons sont produits lors de collisions pp.
Cela se produit lorsque la masse du boson intermédiaire est mw (en énergie). À mesure que l'énergie du processus augmente, les résultats obtenus en utilisant les Lagrangiens (2) et (3) deviennent différents.
La présence d'une étape de désintégration virtuelle avec un boson intermédiaire W (une particule chargée) assure automatiquement le respect de la règle de sélection : l'étrangeté change de un dans un nœud à quatre fermnon, et un boson virtuel avec une charge unitaire correspond au nœud .
La particule la plus lourde actuellement connue (le boson intermédiaire) est près de 100 fois plus massive que le proton.
Higgs, qui donnent de la masse à trois des quatre bosons intermédiaires en utilisant leurs moyennes sous vide. En chromodynamique, la non-émission de couleur est postulée, les gluons sont cachés dans des sacs de hadrons et on n'a pas à s'inquiéter de leur absence de masse pour le moment.
Voyons comment la théorie des bosons intermédiaires décrit correctement et complètement les propriétés des processus faibles.
Il réalise incohérence interne théorie des quatre fermions et nécessité de bosons intermédiaires vectoriels et scalaires.
Tout d’abord, la question se pose de savoir comment introduire les masses des bosons intermédiaires dans la théorie. Après tout, par expérience, nous savons que ces particules doivent avoir des masses (et des masses assez grandes. À première vue, il semble que rien de grave ne se produira si nous introduisons le terme de masse m2A dans le lagrangien, appelé mains. Dans le cas de Champs de jauge abéliens, cela n'entraîne aucun mauvais, comme nous l'avons vu en discutant de la question de la masse du photon. Pour un photon, il y en a une douce.
La non-renormalisabilité de la théorie sans bosons R est encore plus clairement démontrée dans les processus de diffusion des bosons intermédiaires les uns par les autres.
Actuellement, le modèle d'interactions faibles basé sur l'idée de bosons intermédiaires, qui sont des quanta d'un champ de jauge non abélien - le modèle Weinberg-Salam, est devenu très populaire.
La condition d'invariance de jauge, associée à la nécessité de renormalisabilité de la théorie, nécessite la présence de quatre bosons intermédiaires, c'est-à-dire En plus du photon, les bosons W -, il faut supposer l'existence d'un boson neutre Z, qui sera responsable de faibles courants neutres.
Aux basses énergies, le fait que l'interaction entre les courants se produise en raison de l'échange de bosons intermédiaires s'avère insignifiant.

Dans ce livre, nous examinerons en détail la structure des courants faibles, chargés et neutres, ainsi que les propriétés des bosons intermédiaires. La première partie de l'ouvrage est consacrée principalement à une analyse phénoménologique de divers processus faibles aux basses énergies, en dessous du seuil de production des bosons W et Z. Dans la deuxième partie de l'ouvrage nous considérons principalement la physique de l'interaction faible à hautes énergies, au-dessus du seuil de production des bosons W et Z.
En considérant un neutrino à deux composants sans masse, nous pouvons considérer que le transfert de quantité de mouvement lors de son interaction avec le milieu est faible par rapport aux masses des bosons intermédiaires.
Expliquer les interactions faibles conformément à approche commune un porteur d'interaction faible est introduit, dont le rôle est joué par une particule hypothétique - le boson W intermédiaire. Sa masse doit être supérieure à la masse du nucléon et sa charge doit être positive ou négative.
Dans cet article, nous ne considérons que le SV à quatre fermions, bien que la théorie avec un boson intermédiaire soit principalement utilisée pour estimer Λ dans les travaux cités ci-dessus.
Dans la section des autres particules, nous incluons tout d’abord les bosons de Higgs H non découverts, qui dans le modèle standard sont utilisés pour donner de la masse aux bosons intermédiaires. Il est possible que l'introduction de H signale que nous sommes tombés sur un autre champ efficace, qui se révélera être une manifestation des effets collectifs d'une interaction plus complexe. niveau fondamental.
La différence significative entre les masses des bosons lourds W et Z et les masses des photons détermine la différence observée dans les sections efficaces des processus faibles et électromagnétiques, bien que W et Z et les photons soient tous deux des bosons intermédiaires d'une seule interaction électrofaible. La formation de photons virtuels, qui déterminent des processus purement électromagnétiques, ne nécessite pas de dépense d'énergie pour créer la masse au repos du photon, puisqu'elle est égale à zéro.
L'existence de bosons intermédiaires peut également déterminer le comportement de C.
Sur la base de cette analogie, les auteurs ont souligné (voir aussi) que situation similaire devrait également se poser dans le MET. En conséquence, les masses de bosons intermédiaires, ainsi que les fermions, disparaîtront et l'interaction faible deviendra, comme l'électromagnétique, à longue portée.
Une faible interaction est commune à toutes les particules ; Un exemple d’interaction faible est la désintégration p. La faible interaction s'explique par l'échange de bosons intermédiaires - des particules qui ont grande masse repos (environ 100 GeV) et spin A.
Il a été découvert lors de l’explication des processus de désintégration p. Le rayon de l'interaction faible est déterminé par les masses des bosons intermédiaires m et m.
Zweig / est que toutes les particules participant à des interactions fortes sont construites à partir de particules plus fondamentales - les quarks. Hormis les leptons, les photons et les bosons intermédiaires, toutes les particules déjà découvertes sont composites.
Le plus grand intérêt réside dans la recherche de bosons intermédiaires dans les interactions faibles et dans l'étude de l'énergétique.
La désintégration bêta se produit en raison de la faible interaction. Un boson intermédiaire doit donc y participer.
Les progrès de la physique des particules élémentaires aux hautes énergies ont permis de commencer à étudier les processus qui ont eu lieu au tout début de l'expansion de l'Univers. Selon la théorie, à T1013 K, la matière était principalement constituée de quarks. À V-1015 K, la substance contenait un grand nombre de bosons intermédiaires, des particules qui réalisent une seule interaction électrofaible. À des températures encore plus élevées (T - 1 028 K), des processus se sont produits qui ont probablement déterminé l'existence même de la matière dans l'Univers actuel. Avec la participation de ces particules, les quarks peuvent se transformer en leptons et inversement. À cette époque, le nombre de particules et d’antiparticules de chaque type était probablement exactement le même.

Selon théorie standard, l'apparition de masse dans les bosons intermédiaires se produit lorsque la symétrie SU (2) X U (i) à U1) em est spontanément rompue.
Alors, brisez doucement la conservation charge électriqueéchoue : l’absence de masse pratique du photon l’empêche. Contrairement aux photons, les bosons intermédiaires sont des particules très lourdes, il est donc tout à fait possible d’introduire doucement des masses de bosons intermédiaires. Pour construire une théorie renormalisable de l'interaction faible, il suffit de considérer la violation spontanée de la symétrie non-abélienne de jauge, dans laquelle des photons non-abéliens sans masse acquerront de la masse et se transformeront en bosons intermédiaires massifs, non seulement neutres, mais aussi accusé.
Il est donc très tentant de réduire l'interaction à quatre particules à une interaction à trois particules, réalisée par l'intermédiaire d'une nouvelle particule appelée boson intermédiaire W. La figure 23 montre (montré plus haut dans la figure 22 les diagrammes de désintégration du muon et du neutron avec le participation du boson intermédiaire - la ligne pointillée.
prix Nobel en physique 1979 a été décerné à Glashow, Salam et Weinberg pour leurs travaux visant à unifier les forces électromagnétiques et faibles grâce à théorie de la jauge. La partie force faible de cette théorie décrit l'interaction entre des particules de jauge encore à observer, appelées bosons intermédiaires, et particules connues, en particulier les neutrinos. Bien que cette théorie ne soit pas aussi solidement établie que l’électromagnétisme, elle a fait des progrès significatifs dans l’organisation des données expérimentales.
Ce terme décrit comment mouvement libre champs scalaires et leur interaction avec les champs de jauge A et Bc. Lorsque le champ φ a une moyenne du vide égale à l/K 2 (voir le septième terme du Lagrangien), le sixième terme donnera des masses aux bosons intermédiaires d'une manière similaire à celle décrite dans chapitre précédent.
Cette croissance s'arrête lorsque le boson R est activé en raison de la compensation mutuelle des diagrammes a, b et c. C'est pourquoi, si la masse du boson R est très grande, la diffusion des bosons intermédiaires peut dépasser sa limite unitaire avant que le diagramme c n'entre en jeu, et nous avons affaire à une forte interaction de bosons intermédiaires.
Les vraies particules neutres sont placées entre les particules et les antiparticules. Le changement du signe de parité P pour les antibarios n'est pas indiqué, tout comme le changement des signes C bу de toutes les antiparticules. Pour les leptons et les bosons intermédiaires, la parité interne n'est pas exacte (conservée) Nombre quantique et donc non marqué. Chiffres entre parenthèses à la fin de ce qui est donné grandeurs physiques indiquer l'erreur existante dans la valeur de ces grandeurs, relative au dernier des chiffres donnés.
Les interactions gravitationnelles, électromagnétiques et fortes impliquent le graviton, le photon et le pion ; et dans le cas d'interactions faibles, leur rôle est joué par la particule W. On l'appelle également boson intermédiaire car il doit obéir aux règles statistiques de Bose-Einstein et avoir un taux de désintégration intermédiaire. Mais il n’a pas encore été possible de détecter réellement cette particule.
Afin de se débarrasser complètement de cette croissance, il faut qu'avec l'apparition de masses dans les bosons intermédiaires, l'apparition dans le Lagrangien champs supplémentaires, dont la contribution a compensé les divergences discutées. Cette inclusion douce de la masse des bosons intermédiaires se produit lors d’une rupture spontanée de la symétrie de jauge, que nous considérerons dans le chapitre suivant. Dans ce document, à l'aide d'un certain nombre d'exemples, nous verrons que dans le mécanisme de violation spontanée de la symétrie de jauge Role central les champs scalaires jouent. Attendu propriétés physiques les particules correspondant à ces champs, appelées bosons de Higgs, seront discutées au Chap.
Ainsi, le courant axial neutre des quarks et - et d - est un pur isovecteur. Il est inclus dans un triplet avec des courants chargés axiaux émettant des bosons W - et N - -. Rappelons qu'il est issu du mélange de bosons intermédiaires isovecteurs et isoscalaires (voir Chap.
L’ensemble des gluons qui assure le transfert de toutes les couleurs entre tous les quarks est, par nécessité, assez étendu. Selon les prédictions de la théorie, il devrait y en avoir huit. Dans le même temps, les interactions électromagnétiques sont provoquées par l'échange de particules d'un type - les photons, et les interactions faibles sont provoquées par l'échange de trois types de bosons intermédiaires : U. Contrairement aux photons, les gluons interagissent les uns avec les autres. Les gluons, comme les quarks, n’existent pas à l’état libre.
En définitive, les éléments constitutifs de ses différents types sont des quarks à six saveurs (et trois couleurs) et des leptons, également à six saveurs. Diverses interactions entre ces particules fondamentales surviennent en raison de l'échange de substances spécifiques objets matériels- porteurs d'interactions : gluons, photons, bosons intermédiaires et gravitons. Tous font également partie des particules fondamentales.

Puisque les interactions fortes et faibles n’apparaissent pas au niveau macroscopique, il n’existe pas de champs macroscopiques correspondant à leur description de force. Lorsqu’ils parlent de champs d’interactions fortes et faibles, ils veulent dire description quantique: les champs sont des collections de quanta. De telles particules sont réelles et existent à l’état libre. Une particule hypothétique est appelée porteuse d'interactions faibles - un boson intermédiaire ; on ne l'a pas encore trouvé à l'état libre. Transporteurs de gravitation et interactions électromagnétiques nous avons appelé avant; ce sont les gravitons (hypothétiques) et les photons, ou quanta y.
Les interactions faibles jouent également un rôle très important en physique des particules. La question de savoir quel est le mécanisme d'action des forces faibles est discutée depuis longtemps. Il a été suggéré que ces forces sont dues à l'échange de quanta spéciaux du champ d'interactions faibles, appelés bosons intermédiaires. Contrairement aux gluons, les bosons intermédiaires, comme les photons, doivent exister à l’état libre.



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