Сообщения со словом
«w-»

1. 13.03.2014, 23:15. Александр Дудин в теме
   «ФЭЧ и ядерная физика»
   ... медленный составляет около 10 -10 с а жизнь виртуальных w- и z бозонов 3 10 -25 секунды это на 15 порядков больше чем существуют сами бозоны переносчики слабого взаимодействия одни w и z бозоны заканчивают жизнь а слабое взаимодействие должно продолжаться откуда же берутся другие w и z бозоны как они несут дальше эстафету и что происходит с теми которые закончили своё существование сколько надо ещё бозонов хиггса иметь в одном протоне во сколько порядков увеличивается масса протона при слабом взаимодействии да это совсем не слабое взаимодействие стандартная модель объясняет превращение нейтрона в протон диаграмма феймана бета распад нейтрона на протон электрон и электронное нейтрино посредством тяжёлого w бозона при этом кварк d переходит в кварк u и появляется бозон w с отрицательным зарядом d u w но кварк d отличается от кварка u массой большей на 3 5 эв при этом надо сменить заряд с 1 3 на 2 3 эв допустим виртуальный бозон w был не догружен массой бозона хиггса на 3 5 эв и он забрал эту массу у кварка d превратив его в кварк u но если он при этом имел заряд равный 1 то после слабого взаимодействия кварк u будет иметь заряд 2 3 но где сам w бозон возьмёт заряд -1 а дальше ещё интересней w - бозон распадается на электрон и электронное нейтрино w e- ve- куда девается оставшаяся масса виртуального бозона которая равна 80 4 гэв переход кварка d в кварк u завершён посредствам одного w бозона но тогда этот процесс идёт со скоростью 3 10 -25с а не 10 -10с а это совсем не медленно как утверждается причина побуждающая к слабому взаимодействию это взрыв звезды а до этого момента слабого взаимодействия в атомном ядре нет очень интересная теория получается виртуальные w- бозоны распадаются на совсем не виртуальные частицы электрон и электронное нейтрино получается что w- бозон совсем не элементарная частица и что ещё содержит что бы массы стыковались как бозон хиггса перед слабым взаимодействием проникает в атомное ядро и откуда он знает что там будет проходить в таком-то нейтроне или протоне слабое взаимодействие как бозон хиггса умудряется выжить в нейтринной звезде z распадается на адроны что так же вызывает очень много вопросов бозон хиггса отвечающий за массу виртуальных частиц w- и z бозонов из которых получаются реальные частицы...
2. 06.03.2014, 15:45. Александр Дудин в теме
   «ФЭЧ и ядерная физика»
   ... слабое взаимодействие выполняют векторные бозоны w w- z сильное взаимодействие осуществляют необнаруженные...
3. 03.07.2013, 21:57. стрелец в теме
   «эфирные энергетические поля»
   ... впоследствии предсказанные этой теорией очарованные частицы w- и z-бозоны кварковые и глюонные струи были экспериментально...
4. 30.06.2013, 22:18. стрелец в теме
   «эфирные энергетические поля»
   ... взаимодействие переносится промежуточными векторными w-бозонами в конце 70-х годов на этой основе теория слабых взаимодействий была доведена до совершенства тремя нобелевскими лауреатами вайнбергом глэшоу и саламом они разработали математический аппарат уж в чем в чем а в математике квантовые микрофизики были крупными мастерами позволяющий рассчитывать все процессы слабого взаимодействия распада рассеяния аннигиляции основываясь на идее идеи из них сыпались тоже как из рога изобилия трех промежуточных бозонов частиц w w- и z опираясь на результаты опытов по рассеянию нейтрино теоретики смогли предсказать массу этих бозонов для w и w- примерно 79 гэв а для z 90 гэв что примерно в 100 раз больше чем масса протона в 1983 году с помощью наиболее мощных на то время ускорителей все три частицы были открыты причем их массы оказались в блестящем согласии с предсказаниями теории эксперимент дал такие результаты w и w- примерно 81 гэв а масса z 90 гигаэлектронвольт далее...
5. 29.07.2012, 04:42. login в теме
   «Говорят, что физики открыли "частицу Бога"»
   ... взаимодействий о которых мы говорили в первой части фотон w- и z-бозоны а также глюон являются калибровочными бозонами очень важная особенность калибровочной симметрии необходимость введения именно безмассового калибровочного поля дело в том что если ввести в лагранжиан массовый член векторного поля он имеет следующий вид калибровочная симметрия нарушится этот член изменяется при калибровочных преобразованиях введение массового члена калибровочного поля в лагранжиан ведет не только к нарушению калибровочной симметрии в квантовой теории введение массового члена калибровочного поля ведет к разным нехорошим эффектам вроде нарушения унитарности как я указывал в первой части эти проблемы не позволяли ввести в теорию массивные векторные бозоны чтобы описать слабое взаимодействие теперь давайте посмотрим как механизм хиггса все исправляет точнее мы посмотрим как механизм хиггса приводит к появлению массы у калибровочных бозонов при этом не нарушая калибровочной симметрии лагранжиана мы делаем все то же самое что делали в случае глобальной u 1 симметрии берем потенциал поля такой же как раньше с четвертичным и квадратичным членами как в уравнении 9 при этом нам надо чтобы было отрицательным так возникало спонтанное нарушение глобальной симметрии а теперь давайте посмотрим что будет с локальной симметрией теперь однако мы выберем параметризацию для поля немного отличную от уравнения 11 а именно где и действительные поля если мы теперь подставим эту параметризацию в наш калибровочно-инвариантный лагранжиан 13 мы получим мы видим что спонтанное нарушение калибровочной симметрии привело к появлению безмассового поля голдстоуновского бозона и при этом в лагранжиане появился массовый член калибровочного поля таким образом калибровочное поле приобретает массу но самое замечательное в этой ситуации калибровочная симметрия хотя и нарушена спонтанно все равно сохраняется как симметрия лагранжиана действительно лагранжиан 19 не изменяется при следующем преобразовании полей где произвольная действительная функция пространственно-временных координат то что лагранжиан действительно не изменяется при этом преобразовании легко проверить это и есть механизм хиггса спонтанное нарушение калибровочной симметрии приводит к появлению ненулевой массы калибровочных бозонов при этом калибровочная симметрия лагранжиана сохраняется в отличие от случая когда мы вводили массовый член калибровочного поля непосредственно как в уравнении 17 при этом как оказывается сохранение калибровочной симметрии лагранжиана приводит к тому что исчезают все проблемы которые вызывают массивные векторные бозоны в квантовой теории есть еще один важный момент голдстоуновское поле как мы видим из 21 может быть выбрано произвольно так как мы можем произвольно выбрать функцию это означает к примеру что его можно просто положить равным 0 правда это надо делать аккуратно поскольку отвечает за сохранение калибровочной симметрии положить его равным 0 это значит также выбрать определенную калибровку поля при квантовании полей часто удобнее сохранять произвольную калибровку в любом случае это поле никак не сказывается на наблюдаемых физических результатах а это значит что у нас не возникает лишних безмассовых частиц голдстоуновских бозонов напомню также что безмассовое векторное поле имеет две независимых компоненты две поляризации фотона к примеру в то время как массивное векторное поле имеет три компоненты таким образом получается следующая картина при спонтанном нарушении калибровочной симметрии безмассовое векторное калибровочное поле две независимых компоненты становится массивным векторным полем три компоненты при этом голдстоуновское поле фактически исчезает оно произвольно и ни на что не влияет поэтому говорят что при спонтанном нарушении симметрии безмассовое векторное поле съедает голдстоуновский бозон и таким образом приобретает третью компоненту и становится массивным ну и наконец мы добрались до бозона хиггса бозон хиггса это то что осталось от поля хиггса после спонтанного нарушения калибровочной симметрии а именно поле это массивное скалярное поле его масса в нашей теории дана уравнением таким образом масса собственно бозона хиггса возникает не в результате какого-то специального взаимодействия а как эффект потенциала самого поля хиггса зная массу бозона хиггса и то как он взаимодействует с другими частицами в нашем случае этот бозон взаимодействует только с фотоном и это взаимодействие задается лагранжианом 19 после того как мы исключили поле оно принимает вид мы можем предсказать наблюдаемые сечения реакций с другой стороны в случае стандартной модели мы не знаем всех параметров механизма хиггса кроме того рассматриваются разные варианты механизмов спонтанного нарушения калибровочной электрослабой симметрии и не все из них нуждаются даже в наличии поля хиггса хотя во многих возникает скалярная частица похожая на наш бозон хиггса поэтому повторюсь изучение бозона хиггса того самого который открыли в церне изучение того как он рождается как взаимодействует с другими частицами так важно оно позволяет нам приблизиться к пониманию того как именно в конечном счете возникает масса элементарных частиц пара небольших замечаний о модели со спонтанным нарушением калибровочной симметрии которую мы рассмотрели здесь эта модель возникает при описании электромагнитного поля внутри сверхпроводника в этом случае поле отождествляется с полем куперовских пар бозонов-носителей заряда в сверхпроводнике случай отсутствия спонтанного нарушения симметрии соответствует отсутствию сверхпроводимости температура выше критической температуры в сверхпроводящем же состоянии возникает спонтанное нарушение u 1 калибровочной симметрии которое приводит к тому что безмассовое электромагнитное поле внутри сверхпроводника становится массивным что приводит к тому что внешнее магнитное поле очень быстро затухает внутри сверхпроводника фактически оно вытесняется из сверхпроводника и отлично от нуля только в тонком слое на его поверхности это называется эффектом майсснера таким образом механизм хиггса очень давно известен в физике сверхпроводников кроме того в этой модели в отличие от стандартной модели есть только калибровочный бозон и нет фермионов таким образом мы смогли показать только как возникает масса калибровочных бозонов переносчиков взаимодействия в стандартной модели масса w- и z-бозонов возникает абсолютно таким же образом...
6. 22.07.2012, 05:40. login в теме
   «Говорят, что физики открыли "частицу Бога"»
   ... кварки и лептоны обмениваясь друг с другом фотонами w- и z-бозонами про глюон мы таким образом забыли по крайней мере на время а про бозон хиггса речь в основном пойдет во второй части итак фермионы взаимодействуют друг с другом обмениваясь бозонами в первом приближении например два электрона взаимодействуют обмениваясь фотоном bigimg 300 http corum mephist ru uploads 1313905294 gallery 8150 317 66939 jpg bigimg это взаимодействие к примеру приводит к кулоновскому отталкиванию электронов или кварк взаимодействует с лептоном обмениваясь w-бозоном bigimg 300 http corum mephist ru uploads 1313905294 gallery 8150 317 44304 jpg bigimg поскольку w-бозоны несут электрический заряд такие взаимодействия называют заряженными слабыми токами в этом примере d-кварк испускает бозон и превращается в u-кварк а w-бозон распадается на электрон и антинейтрино это бета-распад есть еще и нейтральные слабые токи в них посредником выступает z-бозон например вот электрон и нейтрино взаимодействуют обмениваясь z-бозоном bigimg 300 http corum mephist ru uploads 1313905294 gallery 8150 317 9780 jpg bigimg поскольку нейтрино электрически нейтрально и не участвует в сильных взаимодействиях так же как и электрон то для такого взаимодействия необходим еще один нейтральный бозон переносчик электрослабого взаимодействия дополнительно к фотону именно в подобных процессах рассеянии нейтрино на электронах были открыты нейтральные токи забегая вперед эти токи были сначала предсказаны в стандартной модели об этом позже ну и наконец бозон хиггса с ним посложнее во-первых он взаимодействует непосредственно не только с фермионами как к примеру здесь бозон хиггса распадается на электрон и позитрон bigimg 400 http corum mephist ru uploads 1313905294 gallery 8150 317 25254 jpg bigimg но он взаимодействует еще и с другими бозонами к примеру распад на w и w bigimg 400 http corum mephist ru uploads 1313905294 gallery 8150 317 3940 jpg bigimg и еще и сам с собой то есть с такими же бозонами хиггса к примеру один бозон хиггса может распасться на два bigimg 400 http corum mephist ru uploads 1313905294 gallery 8150 317 3911 jpg bigimg что можно ответить на вопрос что такое бозон хиггса ну во-первых можно сказать что бозон хиггса не является переносчиком электрослабого взаимодействия в том смысле что электрослабые бозоны фотоны w- и z-бозоны переносят электрослабое взаимодействие гораздо эффективнее это видно по результатам экспериментов если бы бозон хиггса взаимодействовал бы посильнее не было бы таких сложностей с его наблюдением с точки зрения теории бозон хиггса тоже очень сильно отличается от электрослабых бозонов главное отличие опять же в том что электрослабые бозоны возникают в теории именно как переносчики взаимодействия а бозон хиггса нет на самом деле он непосредственно не дает массу элементарным частицам в некотором смысле он остаток от того взаимодействия которое как раз и приводит к ненулевой массе элементарных частиц в результате спонтанного нарушения симметрии как это происходит я расскажу во второй части а пока лишь замечу что изучать бозон хиггса так важно именно потому что это дает нам возможность понять детали механизма возникновения массы элементарных частиц и на самом деле с открытием бозона хиггса все только начинается а теперь немножко истории как развивались теория и эксперименты от бета-распада и теории ферми до стандартной модели и lhc я постараюсь показать как именно экспериментальные данные привели к построению стандартной модели зачем нужны w- и z-бозоны зачем нужен механизм хиггса и почему масса элементарных частиц не может возникать менее хитрым образом началось все с бета-распада открыт он был примерно тогда же когда и альфа-распад в конце 19 века точнее в 1899 году незадолго до этого анри беккерель обнаружил что уран испускает излучение засвечивающее фотопластинки и всем известный резерфорд исследуя радиоактивность урана и пытаясь понять что все-таки получил беккерель обнаружил что уран производит два вида радиоактивного излучения одно из них полностью поглощалось листом бумаги а второе обладало гораздо более сильным проникающим эффектом именно оно и засвечивало фотопластинки беккереля резерфорд назвал эти излучения альфа-лучами и бета-лучами в течение примерно 30 лет эти лучи исследовались в частности бета-частицы были отождествлены с электронами и где-то в конце 20-х годов 20-го века обнаружилось очень странное свойство бета-распада непрерывный спектр электронов а именно представьте себе атомное ядро которое распадается через бета-распад в результате получается ядро с зарядом на единицу больше и электрон и что важно поскольку энергия сохраняется что не вызывало сомнения то энергия каждой частицы должна быть фиксирована то есть если измерять энергию испускаемых электронов в бета-распаде одного и того же элемента то получится узкий пик так вот в опытах не было никакого пика а было плавное распределение электронов по энергиям объяснить это было очень трудно бор даже предлагал отказаться от закона сохранения энергии и оставить только сохранение энергии в среднем но всех спас паули высказавший гипотезу о том что на самом деле в бета-распаде испускается еще одна очень легкая по крайней мере с массой меньше массы электрона частица которую просто не удавалось до сих пор зарегистрировать паули назвал эту частицу нейтрон но после того как в 1932 году чедвиком был открыт точнее была открыта нейтральная частица с массой примерно равной массе протона то название нейтрон закрепилось именно за ней в 1933-34 годах ферми была опубликована его теория бета-распада а заодно он предложил назвать частицу предложенную паули нейтрино нейтрончик теория ферми была очень удачной она очень хорошо описывала тогдашние экспериментальные данные по бета-распаду и таким образом способствовала признанию правильности гипотезы паули в теории ферми бета-распад происходит примерно так протон нейтрон электрон и анти нейтрино взаимодействуют в одной точке то есть в результате взаимодействия непосредственно из нейтрона рождаются протон электрон и антинейтрино bigimg 400 http corum mephist ru uploads 1313905294 gallery 8150 317 26145 jpg bigimg эта теория как я уже сказал очень хорошо описывала тогдашние экспериментальные данные по бета-распадам конечно те эксперименты не могли зафиксировать нейтрино однако эксперименты развивались и нейтрино было зафиксировано в 1956 году не стояла на месте и теория к этому времени уже была построена квантовая электродинамика теория взаимодействия вещества и электромагнитного излучения и развивались более общие квантовые теории поля следующий важный для нас эксперимент опыт ву был сделан в 1957 году его предыстория вкратце такова физики-теоретики ли и янг проанализировав существовавшие на тот момент данные экспериментов пришли к выводу что по этим данным нельзя сделать вывод о том сохраняется ли в слабых взаимодействиях пространственная четность р-четность если р-четность сохраняется то каждая реакция протекает точно так же как соответствующая ей зеркально-симметричная например если в результате реакции рождается электрон летящий направо со спином направленным налево то в результате зеркальной реакции должен родиться такой же электрон летящий налево со спином направленным опять налево поскольку при зеркальном отражении импульс как вектор меняет направление а спин как псевдовектор не меняет ли и янг предложили эксперимент который мог бы подтвердить сохранение р-четности в слабых взаимодействиях и ву с коллегами провели его в опыте изучался бета-распад кобальта спин исходного ядра был направлен условно налево и оказалось что в прямой реакции рождаются электроны летящие направо со спином направленным налево а в зеркальной реакции электроны летящие налево со спином направленным налево не рождаются вообще таким образом оказалось что в слабых взаимодействиях р-четность не сохраняется и не просто чуть-чуть не сохраняется а нарушается максимально возможным образом зеркальная реакция не просто происходит реже чем прямая а не идет совсем как оказалось теорию слабого взаимодействия ферми надо было лишь немного изменить для того чтобы описать эти результаты но к тому моменту уже было ясно что эта теория может работать только при низких энергиях при более высоких энергиях результаты противоречили бы унитарности грубо говоря теория начинала бы предсказывать рождение частиц из ниоткуда хотя экспериментальных данных при таких высоких энергиях еще не было решение было предложено швингером в 1960 году вместо точечного взаимодействия ферми ввести взаимодействие через обмен бозоном глэшоу он был аспирантом швингера развил эту идею публикация 1961 года и у него получилось что более-менее приличная модель должна содержать не только w-бозоны необходимость которых тогда уже была очевидна для того чтобы воспроизвести результаты теории ферми при низких энергиях но и нейтральный z-бозон а кроме того она должна включать в себя уже известное электромагнитное взаимодействие с помощью фотона без такого объединения просто не получалось построить математически согласованную теорию для физиков-теоретиков необходимость введения в теорию z-бозона и включения фотона следует из требования калибровочной симметрии и перенормировки теории таким образом глэшоу построил объединенную модель электромагнитных и слабых взаимодействий одним из самых важных предсказаний модели были нейтральные слабые токи однако у этой модели были следующие важные недостатки бозоны-переносчики взаимодействий w и z должны были быть очень тяжелыми чтобы описать экспериментальные данные однако введение в теорию таких бозонов с отличной от нуля массой приводило к математическим проблемам опять не удавалось построить согласованную теорию массу фермионов тоже нельзя было ввести без возникновения больших проблем дело в том что максимально нарушенное сохранение четности обнаруженное на эксперименте требовало включения во взаимодействие только одной определенной комбинации волновых функций фермионов а ненулевая масса фермионов требовала другой комбинации опять же нарушающей всю математическую структуру модели то есть нельзя было описать ни тот факт что фермионы электроны мюоны и еще не открытые на тот момент кварки имеют массу ни массу w- и z-бозонов ситуация с моделью была близка к критической...
7. 23.04.2012, 21:03. Smolenkov_BN в теме
   «К вопросу о бозоне Хиггса»
   ... и глюоны которые удерживают вместе кварки известен w-бозон символ w или w- ответственный за слабые ядерные взаимодействия он...
8. 03.02.2010, 01:23. Brainiac в теме
   «Задачи по физике»
   1 задача дано t 1c v0 0 s 0 1m w- s v0 t w t 2 2 2 s w t 2 w 2 s t 2 2 задача q 2нкл...