Баждарни бозони

Баждарни бозони су бозони који делују као преносници фундаменталних интеракција, што се детаљније може описати тако да елементарне честице чија међуделовања описује баждарна теорија једне на другу делују силом тако да између себе размењују баждарне бозоне, обично у облику виртуалних честица.^[1]^[2]^[3]

У Стандардном моделу познате су три врсте баждарних бозона: фотони, W и З бозони, те глуони. Сваки су од њих одговорни за једно међуделовање: фотони су баждарни бозони електромагнетске силе, W и З бозони преносе слабу нуклеарну силу, а глуони јаку нуклеарну силу. За гравитацију се такође претпоставља да би се могла преносити хипотетским баждарним бозоном који је назван гравитон.

Сви познати баждарени бозони имају спин од 1; поређења ради, Хигсов бозон има спин нула. Стога су сви баждарени бозони векторски бозони. Баждарени бозони се разликују од осталих врста бозона: прво, фундаментални скаларни бозони (Хигсов бозон); друго, мезони, који су композитни бозони, направљени од кваркова; треће, већи композитни бозони који не носе силу, попут појединих атома.

Баждарни бозони у Стандардном моделу

Стандардни модел физике елементарних честица препознаје четири врсте баждарених бозона:^[4]^[5] фотони који носе електромагнетну интеракцију; V и З бозони, који носе слабу интеракцију; и глуони, који носе снажну интеракцију.^[6]

Изоловани глуони се не јављају, јер су наелектрисани бојом^[7] и подложни ограничавању боје.^[8]^[9]

Многострукост баждарених бозона

У квантизованој баждареној теорији, баждарени бозони мерача су кванти баждарених поља.^[10]^[11] Сходно томе, постоји онолико баждарених бозона колико има генератора баждареног поља. У квантној електродинамици, баждарена група је У(1); у овом једноставном случају постоји само један баждарени бозон, фотон. У квантној хромодинамици, сложенија група СУ(3) има осам генератора, што одговара сету од осам глуона. Три W и Z бозона одговарају (отприлике) трима генераторима СУ(2) у ГWС теорији.

Масивни баждарени бозони

Из техничких разлога који укључују баждарену непроменљивост,^[12] баждарени бозони су математички описани једначинама поља за честице без масе. Према томе, на наивном теоретском нивоу, сви баждарени бозони морају бити без масе, а силе које описују морају бити дугосежне. Сукоб између ове идеје и експерименталних доказа да слабе и јаке интеракције имају врло кратак опсег захтева даљи теоријски увид.

Према Стандардном моделу, W и Z бозони добијају масу помоћу Хигсовог механизма.^[13] У Хигсовом механизму, четири баждарена бозона (симетрије СУ(2)×У(1)) обједињене електрослабе интеракције спрежу се са Хигсовим пољем. Ово поље пролази кроз спонтано нарушавање симетрије због облика свог потенцијала интеракције. Као резултат тога, свемир је прожет ненултим Хигсова вакумским очекиваним вредностима (ВЕВ). Ове ВЕВ се спајају са три електрослаба баждарена бозона (типова W и З), дајући им масу; преостали баждарени бозон остаје без масе (фотон). Ова теорија такође предвиђа постојање скаларног Хигсовог бозона, што је примећено у експериментима на ЛХЦ.^[14]

Изван стандардног модела

Велике уједињавајуће теорије

Џорџи-Глашов модел предвиђа додатне баждарене бозоне назване X и Y бозони.^[15] Хипотетични X и Y бозони посредују у интеракцијама између кваркова и лептона, што нарушава очување барионског броја^[16] и изазива пропадање протона.^[17] Такви бозони би због кршења симетрије били чак масивнији од W и Z бозона. Анализа података прикупљених из таквих извора као што је Супер-Камиокандов детектор неутрина није дала никакве доказе о постојању X и З бозона.

Гравитони

Четврту основну интеракцију, гравитацију, такође може да носи бозон, назван гравитон. У недостатку експерименталних доказа и математички кохерентне теорије квантне гравитације, непознато је да ли би ово био баждарени бозон или не. Улогу баждарене инваријантности у општој релативности игра слична симетрија: диференцијална инваријантност.^[18]^[19]

W' и Z' бозони

W' и Z' бозони се односе на хипотетичке нове баждарене бозоне (названа по аналогији са W и Z bozonima Standardnog modela).

Reference

^ Gribbin, John (2000). Q is for Quantum – An Encyclopedia of Particle Physics. Simon & Schuster. ISBN 978-0-684-85578-3.
^ Clark, John E.O. (2004). The Essential Dictionary of Science. Barnes & Noble. ISBN 978-0-7607-4616-5.
^ Clark, John E.O. (2004). The Essential Dictionary of Science. Barnes & Noble. ISBN 0-7607-4616-8.
^ R. Oerter (2006). The Theory of Almost Everything: The Standard Model, the Unsung Triumph of Modern Physics (Kindle изд.). Penguin Group. стр. 2. ISBN 978-0-13-236678-6.
^ R. Mann (2010). An Introduction to Particle Physics and the Standard Model. CRC Press. ISBN 978-1-4200-8298-2.
^ Veltman, Martinus (2003). Facts and Mysteries in Elementary Particle Physics. World Scientific. ISBN 981-238-149-X.
^ Feynman, Richard (1985), QED: The Strange Theory of Light and Matter, Princeton University Press, ISBN 978-0-691-08388-9
^ Barger, V.; Phillips, R. (1997). Collider Physics. Addison–Wesley. ISBN 978-0-201-14945-6.
^ Greensite, J. (2011). An introduction to the confinement problem. Lecture Notes in Physics. 821. Springer. Bibcode:2011LNP...821.....G. ISBN 978-3-642-14381-6. doi:10.1007/978-3-642-14382-3.
^ Seiberg, N.; Witten, E. (1994a), „Electric-magnetic duality, monopole condensation, and confinement in N=2 supersymmetric Yang-Mills theory”, Nuclear Physics B, 426 (1): 19—52, Bibcode:1994NuPhB.426...19S, MR 1293681, arXiv:hep-th/9407087 , doi:10.1016/0550-3213(94)90124-4 ; „Erratum”, Nuclear Physics B, 430 (2): 485—486, 1994, Bibcode:1994NuPhB.430..485., MR 1303306, doi:10.1016/0550-3213(94)00449-8
^ Seiberg, N.; Witten, E. (1994b), „Monopoles, duality and chiral symmetry breaking in N=2 supersymmetric QCD”, Nuclear Physics B, 431 (3): 484—550, Bibcode:1994NuPhB.431..484S, MR 1306869, arXiv:hep-th/9408099 , doi:10.1016/0550-3213(94)90214-3
^ Yang C. N., Mills R. L. (1954). „Conservation of Isotopic Spin and Isotopic Gauge Invariance”. Phys. Rev. 96: 191—195. Bibcode:1954PhRv...96..191Y. doi:10.1103/PhysRev.96.191 .
^ Bernardi, G.; Carena, M.; Junk, T. (2007). „Higgs bosons: Theory and searches” (PDF). Review: Hypothetical particles and Concepts. Particle Data Group.
^ „CERN and the Higgs boson”. CERN. Архивирано из оригинала 23. 11. 2016. г. Приступљено 23. 11. 2016.
^ Ta-Pei Cheng; Ling-Fong Li (1983). Gauge Theory of Elementary Particle Physics. Oxford University Press. ISBN 0-19-851961-3.
^ Griffiths, David (2008). Introduction to Elementary Particles (2nd изд.). New York: John Wiley & Sons. стр. 77. ISBN 9783527618477. „In the grand unified theories new interactions are contemplated, permitting decays such as p+ → e+ + π0 or p+ → ν + π+ in which baryon number and lepton number change.”
^ Bajc, Borut; Hisano, Junji; Kuwahara, Takumi; Omura, Yuji (2016). „Threshold corrections to dimension-six proton decay operators in non-minimal SUSY SU(5) GUTs”. Nuclear Physics B. 910: 1. Bibcode:2016NuPhB.910....1B. S2CID 119212168. arXiv:1603.03568 . doi:10.1016/j.nuclphysb.2016.06.017.
^ Ohanian, Hans C.; Ruffini, Remo (1994). Gravitation and Spacetime (2nd изд.). New York: W. W. Norton. ISBN 0-393-96501-5.
^ Norton, J.D. (1993). „General covariance and the foundations of general relativity: eight decades of dispute” (PDF). Reports on Progress in Physics. IOP Publishing. 56: 7. Bibcode:1993RPPh...56..791N. doi:10.1088/0034-4885/56/7/001. Архивирано из оригинала 06. 01. 2021. г. Приступљено 2018-10-17.

Literatura

B.A. Schumm (2004). Deep Down Things: The Breathtaking Beauty of Particle Physics. Johns Hopkins University Press. ISBN 978-0-8018-7971-5.
„The Standard Model of Particle Physics Interactive Graphic”.
I. Aitchison; A. Hey (2003). Gauge Theories in Particle Physics: A Practical Introduction. Institute of Physics. ISBN 978-0-585-44550-2.
W. Greiner; B. Müller (2000). Gauge Theory of Weak Interactions. Springer. ISBN 978-3-540-67672-0.
G.D. Coughlan; J.E. Dodd; B.M. Gripaios (2006). The Ideas of Particle Physics: An Introduction for Scientists. Cambridge University Press.
D.J. Griffiths (1987). Introduction to Elementary Particles. John Wiley & Sons. ISBN 978-0-471-60386-3.
G.L. Kane (1987). Modern Elementary Particle Physics. Perseus Books. ISBN 978-0-201-11749-3.
T.P. Cheng; L.F. Li (2006). Gauge theory of elementary particle physics. Oxford University Press. ISBN 978-0-19-851961-4. Highlights the gauge theory aspects of the Standard Model.
J.F. Donoghue; E. Golowich; B.R. Holstein (1994). Dynamics of the Standard Model. Cambridge University Press. ISBN 978-0-521-47652-2. Highlights dynamical and phenomenological aspects of the Standard Model.
L. O'Raifeartaigh (1988). Group structure of gauge theories. Cambridge University Press. ISBN 978-0-521-34785-3.
Nagashima, Yorikiyo (2013). Elementary Particle Physics: Foundations of the Standard Model, Volume 2. Wiley. ISBN 978-3-527-64890-0. 920 pages.
Schwartz, Matthew D. (2014). Quantum Field Theory and the Standard Model. Cambridge University. ISBN 978-1-107-03473-0. 952 pages.
Langacker, Paul (2009). The Standard Model and Beyond. CRC Press. ISBN 978-1-4200-7907-4. 670 pages. Highlights group-theoretical aspects of the Standard Model.
E.S. Abers; B.W. Lee (1973). „Gauge theories”. Physics Reports. 9 (1): 1—141. Bibcode:1973PhR.....9....1A. doi:10.1016/0370-1573(73)90027-6.
M. Baak; et al. (2012). „Тхе Елецтроwеак Фит оф тхе Стандард Модел афтер тхе Дисцоверy оф а Неw Босон ат тхе ЛХЦ”. Тхе Еуропеан Пхyсицал Јоурнал C. 72 (11): 2205. Бибцоде:2012ЕПЈЦ...72.2205Б. С2ЦИД 15052448. арXив:1209.2716 . дои:10.1140/епјц/с10052-012-2205-9.
Y. Хаyато; et al. (1999). „Сеарцх фор Протон Децаy тхроугх п → νК⁺ ин а Ларге Wатер Цхеренков Детецтор”. Пхyсицал Ревиеw Леттерс. 83 (8): 1529—1533. Бибцоде:1999ПхРвЛ..83.1529Х. С2ЦИД 118326409. арXив:хеп-еx/9904020 . дои:10.1103/ПхyсРевЛетт.83.1529.
С.Ф. Новаес (2000). „Стандард Модел: Ан Интродуцтион”. арXив:хеп-пх/0001283 .
D.П. Роy (1999). „Басиц Цонституентс оф Маттер анд тхеир Интерацтионс – А Прогресс Репорт”. арXив:хеп-пх/9912523 .
Ф. Wилцзек (2004). „Тхе Универсе Ис А Странге Плаце”. Нуцлеар Пхyсицс Б: Процеедингс Супплементс. 134: 3. Бибцоде:2004НуПхС.134....3W. С2ЦИД 28234516. арXив:астро-пх/0401347 . дои:10.1016/ј.нуцлпхyсбпс.2004.08.001.
Георги, Хоwард (1999), Лие алгебрас ин партицле пхyсицс, Персеус Боокс Гроуп, ИСБН 978-0-7382-0233-4 .
Цхристман, Ј. Рицхард (2001), „Цолоур анд Цхарм” (ПДФ), www.пхyснет.орг, Пројецт ПХYСНЕТ, доцумент МИСН-0-283 .
Хаwкинг, Степхен (1998), А Бриеф Хисторy оф Тиме, Бантам Делл Публисхинг Гроуп, ИСБН 978-0-553-10953-5 .
Цлосе, Франк (2007), Тхе Неw Цосмиц Онион, Таyлор & Францис, ИСБН 978-1-58488-798-0 .
Wу, Т.-Y.; Пауцхy Хwанг, W.-Y. (1991). Релативистиц qуантум мецханицс анд qуантум фиелдс. Wорлд Сциентифиц. стр. 321. ИСБН 978-981-02-0608-6.
Мута, Т. (2009). Фоундатионс оф Qуантум Цхромодyнамицс: Ан интродуцтион то пертурбативе метходс ин гауге тхеориес. Лецтуре Нотес ин Пхyсицс. 78 (3рд изд.). Wорлд Сциентифиц. ИСБН 978-981-279-353-9.
Смилга, А. (2001). Лецтурес он qуантум цхромодyнамицс. Wорлд Сциентифиц. ИСБН 978-981-02-4331-9.
Паули, Wолфганг (1941). „Релативистиц Фиелд Тхеориес оф Елементарy Партицлес”. Рев. Мод. Пхyс. 13: 203—32. Бибцоде:1941РвМП...13..203П. дои:10.1103/ревмодпхyс.13.203.
Yанг C. Н., Миллс Р. L. (1954). „Цонсерватион оф Исотопиц Спин анд Исотопиц Гауге Инварианце”. Пхyс. Рев. 96: 191—195. Бибцоде:1954ПхРв...96..191Y. дои:10.1103/ПхyсРев.96.191 .
Доналдсон, Симон К. (1983). „Селф-дуал цоннецтионс анд тхе топологy оф смоотх 4-манифолдс”. Булл. Амер. Матх. Соц. 8 (1): 81—83. МР 0682827. дои:10.1090/С0273-0979-1983-15090-5 .
Пицкеринг, А. (1984). Цонструцтинг Qуаркс. Университy оф Цхицаго Пресс. ИСБН 0-226-66799-5.

Спољашње везе

Explanation of gauge boson and gauge fields by Christopher T. Hill

[1] Gribbin, John (2000). Q is for Quantum – An Encyclopedia of Particle Physics. Simon & Schuster. ISBN 978-0-684-85578-3.

[2] Clark, John E.O. (2004). The Essential Dictionary of Science. Barnes & Noble. ISBN 978-0-7607-4616-5.

[3] Clark, John E.O. (2004). The Essential Dictionary of Science. Barnes & Noble. ISBN 0-7607-4616-8.

[4] R. Oerter (2006). The Theory of Almost Everything: The Standard Model, the Unsung Triumph of Modern Physics (Kindle изд.). Penguin Group. стр. 2. ISBN 978-0-13-236678-6.

[5] R. Mann (2010). An Introduction to Particle Physics and the Standard Model. CRC Press. ISBN 978-1-4200-8298-2.

[6] Veltman, Martinus (2003). Facts and Mysteries in Elementary Particle Physics. World Scientific. ISBN 981-238-149-X.

[7] Feynman, Richard (1985), QED: The Strange Theory of Light and Matter, Princeton University Press, ISBN 978-0-691-08388-9

[8] Barger, V.; Phillips, R. (1997). Collider Physics. Addison–Wesley. ISBN 978-0-201-14945-6.

[9] Greensite, J. (2011). An introduction to the confinement problem. Lecture Notes in Physics. 821. Springer. Bibcode:2011LNP...821.....G. ISBN 978-3-642-14381-6. doi:10.1007/978-3-642-14382-3.

[10] Seiberg, N.; Witten, E. (1994a), „Electric-magnetic duality, monopole condensation, and confinement in N=2 supersymmetric Yang-Mills theory”, Nuclear Physics B, 426 (1): 19—52, Bibcode:1994NuPhB.426...19S, MR 1293681, arXiv:hep-th/9407087 , doi:10.1016/0550-3213(94)90124-4 ; „Erratum”, Nuclear Physics B, 430 (2): 485—486, 1994, Bibcode:1994NuPhB.430..485., MR 1303306, doi:10.1016/0550-3213(94)00449-8

[11] Seiberg, N.; Witten, E. (1994b), „Monopoles, duality and chiral symmetry breaking in N=2 supersymmetric QCD”, Nuclear Physics B, 431 (3): 484—550, Bibcode:1994NuPhB.431..484S, MR 1306869, arXiv:hep-th/9408099 , doi:10.1016/0550-3213(94)90214-3

[12] Yang C. N., Mills R. L. (1954). „Conservation of Isotopic Spin and Isotopic Gauge Invariance”. Phys. Rev. 96: 191—195. Bibcode:1954PhRv...96..191Y. doi:10.1103/PhysRev.96.191 .

[PDG-13] Bernardi, G.; Carena, M.; Junk, T. (2007). „Higgs bosons: Theory and searches” (PDF). Review: Hypothetical particles and Concepts. Particle Data Group.

[14] „CERN and the Higgs boson”. CERN. Архивирано из оригинала 23. 11. 2016. г. Приступљено 23. 11. 2016.

[cheng-li-15] Ta-Pei Cheng; Ling-Fong Li (1983). Gauge Theory of Elementary Particle Physics. Oxford University Press. ISBN 0-19-851961-3.

[16] Griffiths, David (2008). Introduction to Elementary Particles (2nd изд.). New York: John Wiley & Sons. стр. 77. ISBN 9783527618477. „In the grand unified theories new interactions are contemplated, permitting decays such as p+ → e+ + π0 or p+ → ν + π+ in which baryon number and lepton number change.”

[Bajc-17] Bajc, Borut; Hisano, Junji; Kuwahara, Takumi; Omura, Yuji (2016). „Threshold corrections to dimension-six proton decay operators in non-minimal SUSY SU(5) GUTs”. Nuclear Physics B. 910: 1. Bibcode:2016NuPhB.910....1B. S2CID 119212168. arXiv:1603.03568 . doi:10.1016/j.nuclphysb.2016.06.017.

[18] Ohanian, Hans C.; Ruffini, Remo (1994). Gravitation and Spacetime (2nd изд.). New York: W. W. Norton. ISBN 0-393-96501-5.

[19] Norton, J.D. (1993). „General covariance and the foundations of general relativity: eight decades of dispute” (PDF). Reports on Progress in Physics. IOP Publishing. 56: 7. Bibcode:1993RPPh...56..791N. doi:10.1088/0034-4885/56/7/001. Архивирано из оригинала 06. 01. 2021. г. Приступљено 2018-10-17.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]

[15]

[16]

[17]

[18]

[19]