Калибровочный бозон - Gauge boson

В Стандартная модель элементарных частиц, с калибровочными бозонами в четвертом столбце красным

В физика элементарных частиц, а калибровочный бозон это носитель силы, а бозонный частица, несущая любую из фундаментальные взаимодействия природы, обычно называемые силами.^[1]^[2] Элементарные частицы, взаимодействие которых описывается калибровочная теория, взаимодействуют друг с другом путем обмена калибровочными бозонами - обычно как виртуальные частицы.

Все известные калибровочные бозоны имеют вращение из 1; для сравнения бозон Хиггса имеет нулевой спин. Следовательно, все известные калибровочные бозоны являются векторные бозоны.

Калибровочные бозоны отличаются от других видов бозонов: во-первых, фундаментальные скалярные бозоны (бозон Хиггса); второй, мезоны, которые составной бозоны, сделанные из кварки; в-третьих, более крупные составные, не несущие силу бозоны, такие как некоторые атомы.

Калибровочные бозоны в стандартной модели

В Стандартная модель из физика элементарных частиц распознает четыре вида калибровочных бозонов: фотоны, которые несут электромагнитное взаимодействие; W- и Z-бозоны, которые несут слабое взаимодействие; и глюоны, которые несут сильное взаимодействие.^[3]

Изолированные глюоны не возникают, потому что они окрашенный и при условии ограничение цвета.

Кратность калибровочных бозонов

В квантованный калибровочная теория, калибровочные бозоны кванты из калибровочные поля. Следовательно, калибровочных бозонов столько, сколько генераторов калибровочного поля. В квантовая электродинамика, калибровочная группа U(1); в этом простом случае имеется только один калибровочный бозон - фотон. В квантовая хромодинамика, более сложная группа SU(3) имеет восемь генераторов, соответствующих восьми глюонам. Три W- и Z-бозона соответствуют (примерно) трем генераторам SU(2) в Теория GWS.

Массивные калибровочные бозоны

По техническим причинам^{[который? ]} с участием калибровочная инвариантность, калибровочные бозоны математически описываются поле уравнения для безмассовых частиц. Следовательно, на наивном теоретическом уровне все калибровочные бозоны должны быть безмассовыми, а силы, которые они описывают, должны быть дальнодействующими. Конфликт между этой идеей и экспериментальным свидетельством того, что слабые и сильные взаимодействия имеют очень короткий диапазон, требует дальнейшего теоретического понимания.

Согласно Стандартной модели, бозоны W и Z набирают массу за счет Механизм Хиггса. В механизме Хиггса четыре калибровочных бозона ( SU(2)×U(1) симметрия) единой электрослабое взаимодействие пара с Поле Хиггса. Это поле подвергается спонтанное нарушение симметрии из-за формы его потенциала взаимодействия. В результате Вселенная пронизана ненулевым хиггсовским ожидаемое значение вакуума (VEV). Этот VEV связан с тремя электрослабыми калибровочными бозонами (Ws и Z), придавая им массу; оставшийся калибровочный бозон остается безмассовым (фотон). Эта теория также предсказывает существование скалярной бозон Хиггса, что наблюдалось в экспериментах на LHC.^[4]

За пределами стандартной модели

Теории великого объединения

В Георги – Глэшоу модель предсказывает дополнительные калибровочные бозоны, названные X- и Y-бозоны. Гипотетические бозоны X и Y опосредуют взаимодействия между кварки и лептоны, тем самым нарушая сохранение барионное число и вызывая распад протона. Такие бозоны были бы даже более массивными, чем бозоны W и Z из-за нарушение симметрии. Анализ данных, собранных из таких источников, как Супер-Камиоканде детектор нейтрино не обнаружил никаких доказательств существования X- и Y-бозонов.^{[нужна цитата ]}

Гравитоны

Четвертое фундаментальное взаимодействие, сила тяжести, также может переноситься бозоном, называемым гравитон. В отсутствие экспериментальных данных и математически последовательной теории квантовая гравитация, будет ли это калибровочным бозоном, неизвестно. Роль калибровочная инвариантность в общая теория относительности играет аналогичный^{[требуется разъяснение ]} симметрия: инвариантность к диффеоморфизму.

W 'и Z' бозоны

W 'и Z' бозоны относятся к гипотетическим новым калибровочным бозонам (названным по аналогии с Стандартная модель W- и Z-бозоны ).

Смотрите также

внешняя ссылка

Объяснение калибровочных бозонов и калибровочных полей к Кристофер Т. Хилл

[1] Гриббин, Джон (2000). Q означает Quantum - энциклопедия физики элементарных частиц. Саймон и Шустер. ISBN 0-684-85578-X.

[2] Кларк, Джон, Э. (2004). Основной научный словарь. Barnes & Noble. ISBN 0-7607-4616-8.CS1 maint: несколько имен: список авторов (связь)

[3] Велтман, Мартинус (2003). Факты и тайны физики элементарных частиц. World Scientific. ISBN 981-238-149-Х.

[4] «ЦЕРН и бозон Хиггса». ЦЕРН. Архивировано из оригинал 23 ноября 2016 г.. Получено 23 ноября 2016.

[1]

[2]

[3]

[4]