Студопедия

Главная страница Случайная страница

Разделы сайта

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника






  • Как продвинуть сайт на первые места?
    Вы создали или только планируете создать свой сайт, но не знаете, как продвигать? Продвижение сайта – это не просто процесс, а целый комплекс мероприятий, направленных на увеличение его посещаемости и повышение его позиций в поисковых системах.
    Ускорение продвижения
    Если вам трудно попасть на первые места в поиске самостоятельно, попробуйте технологию Буст, она ускоряет продвижение в десятки раз, а первые результаты появляются уже в течение первых 7 дней. Если ни один запрос у вас не продвинется в Топ10 за месяц, то в SeoHammer за бустер вернут деньги.
    Начать продвижение сайта
  • Суперсимметрия






    В струне заключены некоторые величайшие симметрии, извест-
    ные науке. Обсуждая инфляционное расширение Вселенной и
    Стандартную модель в главе 4, мы видели, что симметрия предостав-
    ляет нам прекрасный способ организации субатомных частиц в при-
    ятные и изящные модели. Три типа кварков могут быть организованы
    согласно симметрии SU(3), которая позволяет кваркам меняться
    между собой местами. В теории ТВО считается, что пять типов квар-
    ков и лептонов могли бы быть организованы согласно симметрии
    SU (5).

    В струнной теории благодаря этим симметриям уходят оставши-
    еся противоречия и аномалии. Поскольку симметрии представляют
    собой одно из наиболее прекрасных и мощных средств, имеющихся
    в нашем распоряжении, то вполне можно было бы ожидать, что
    теория Вселенной должна обладать наиболее изящной и мощной
    симметрией, какая только известна науке. Логичной была бы сим-
    метрия, которая позволила бы менять местами не только кварки,
    но и все частицы, которые можно встретить в природе. Это зна-
    чит, что все уравнения должны оставаться неизменными, если мы
    изменим положение всех частиц относительно друг друга. Такой
    подход в точности описывает симметрия суперструны, называемая
    суперсимметрией[12]. Это единственный вид симметрии, который
    позволяет менять местами все известные физикам субатомные части-
    цы. Такая симметрия является идеальным претендентом на место
    симметрии, которая организует все частицы Вселенной в единое,
    изящное целое.

    Если рассматривать все взаимодействия и частицы Вселенной,
    то мы увидим, что, в зависимости от спина, все они делятся на две
    категории — «фермионы» и «бозоны». Они ведут себя как волчки,
    которые могут вращаться с различными скоростями. К примеру,


    спин фотона, частицы, являющейся носителем электромагнитного
    взаимодействия, равен единице. Гравитон, частица гравитации,
    имеет спин, равный двум. Все частицы, обладающие спином, выра-
    жающимся целым числом, называют бозонами. Подобным образом,
    частицы вещества описываются при помощи субатомных частиц,
    спин которых выражается полуцелыми значениями — 1/2, 3/2, 5/2
    и так далее. (Частицы с полуцелыми значениями спина называют
    фермионами. К ним относятся электрон, нейтрино и кварки.) Таким
    образом, суперсимметрия изящно выражает дуализм, возникающий
    между бозонами и фермионами, между взаимодействиями и веще-
    ством.

    В теории, основанной на суперсимметрии, у каждой частицы есть
    напарник: каждый фермион находится в паре с бозоном. Хотя мы ни-
    когда не наблюдали этих суперсимметричных партнеров в природе,
    физики окрестили партнера электрона «сэлектроном», который об-
    ладает спином, равным нулю. (Физики добавляют «с» для описания
    суперпартнера какой-либо частицы.) Слабые взаимодействия вклю-
    чают в себя частицы, называемые лептонами: их суперпартнеров
    называют слептонами. Подобным образом и у кварка может быть
    партнер с нулевым спином, который называется скварком. В целом,
    партнеры всех известных частиц (кварков, лептонов, гравитонов,
    фотонов и так далее) называются счастицами, или суперчастицами.
    Эти счастицы нам еще только предстоит обнаружить при помощи
    ускорителей частиц (возможно, наше оборудование еще не достаточ-
    но мощное, чтобы мы могли получить эти частицы).

    Но поскольку все субатомные частицы являются либо ферми-
    онами, либо бозонами, то в теории суперсимметрии содержится
    потенциал объединения всех известных субатомных частиц одной
    простой симметрией. Теперь у нас есть достаточно обширная сим-
    метрия, которая включит в себя целую Вселенную.

    Представьте себе снежинку. Пусть каждый из шести ее кончиков
    представляет субатомную частицу, при этом бозоны расположены
    через один и за каждым бозоном следует фермион. Красота этой
    «суперснежинки» состоит в том, что при вращении она остается
    неизменной. Таким образом, эта суперснежинка объединяет все
    частицы и их счастицы. Поэтому, если мы попытаемся построить
    гипотетическую единую теорию поля, в которой есть лишь шесть


    частиц, то вполне естественно, что лучшим претендентом на эту роль
    явится суперснежинка.

    Суперсимметрия помогает устранить все оставшиеся бесконеч-
    ности, которые для других теорий оказывались роковыми. Ранее мы
    уже упоминали о том, что большая часть отклонений устраняется
    благодаря топологии струны — то есть, поскольку струна обладает
    конечной длиной, силы не стремятся к бесконечности при прибли-
    жении к самой струне. При рассмотрении оставшихся отклонений
    мы видим, что они делятся на два типа, исходя из взаимодействий бо-
    зонов и фермионов. Однако два типа действий, производимых этими
    частицами, всегда имеют противоположный знак, а потому действие
    фермиона всегда компенсируется действием бозона! Иными слова-
    ми, поскольку действия бозона и фермиона всегда имеют противопо-
    ложный знак, то оставшиеся в теории противоречия взаимоустраня-
    юхся. Таким образом, суперсимметрия — это не просто витринное
    крашение. Это не только симметрия, которая дарит эстетическое
    удовольствие, — это неотъемлемый элемент для устранении откло-
    нений в струнной теории.

    Вспомним аналогию конструирования гладкой ракеты, в кото-
    рой вибрации могут возрасти настолько, что в конечном счете у нее
    оторвет крылья. Одним из решений этой проблемы является приме-
    нение силы симметрии для корректировки конструкции крыльев —
    таким образом, чтобы вибрации, возникающие в одном крыле,
    компенсировали вибрации в другом. Когда одно крыло вибрирует по
    часовой стрелке, второе крыло должно вибрировать против часовой
    стрелки, что уравновешивает вибрацию первого крыла. Таким об-
    разом, симметрия ракеты — казалось бы, всего лишь искусственный
    художественный элемент — имеет ключевое значение в устранении
    и балансировке нагрузок на крылья ракеты. Подобным образом и су-
    персимметрия устраняет отклонения благодаря тому, что бозонная и
    фермионная части полностью компенсируют действие друг друга.

    (Суперсимметрия также решает ряд сложных технических
    проблем(13), фатальных для ТВО. Для устранения математических
    противоречий в ТВО необходима суперсимметрия.)

    Хотя суперсимметрия несет в себе очень мощную идею, в настоя-
    щее время не существует никаких экспериментальных доказательств
    ее истинности. Это может объясняться тем, что суперпартнеры из-


    вестных нам электронов и протонов могут попросту обладать слиш-
    ком большой массой, чтобы мы могли получить их на современных
    ускорителях частиц. Однако существует очень даже привлекательное
    доказательство существования суперсимметрии. Мы знаем, что три
    квантовых взаимодействия различны по силе. В сущности, при малых
    энергиях сильное взаимодействие в 30 раз сильнее слабого взаимо-
    действия и в сотню раз сильнее электромагнетизма. Однако так было
    не всегда. Мы предполагаем, что в момент Большого Взрыва все три
    взаимодействия были равны по силе. Возвращаясь назад во времени,
    физики могут вычислить силы трех взаимодействий в начале времен.
    Анализируя Стандартную модель, физики обнаружили, что силы
    трех взаимодействий, видимо, стремились к равенству в момент
    Большого Взрыва. Но они не в точности равняются друг другу. Зато
    когда мы добавляем суперсимметрию, то все три взаимодействия
    в точности совпадают друг с другом по силе, а это именно то, что
    предполагается в единой теории поля. И хотя этот факт не является
    прямым доказательством в пользу суперсимметрии, он все же пока-
    зывает, что суперсимметрия, по крайней мере, вписывается в рамки
    известной физики.


     









    © 2023 :: MyLektsii.ru :: Мои Лекции
    Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав.
    Копирование текстов разрешено только с указанием индексируемой ссылки на источник.