Приглашаем посетить сайт

Физическая энциклопедия. В 5-ти томах
ЕДИНАЯ ТЕОРИЯ ПОЛЯ

ЕДИНАЯ ТЕОРИЯ ПОЛЯ

ЕДИНАЯ ТЕОРИЯ ПОЛЯ - единая теория материи, призванная свести всё многообразие свойств элементарных частиц и их взаимопревращений (взаимодействий) к небольшому числу универсальных принципов. Такая теория ещё не построена и рассматривается скорее как стратегия развития физики микромира. <Первым примером объединения разл. физ. явлений (эл.-магн., световых) принято считать Максвелла уравнения. След. этапом были попытки А. Эйнштейна объединить эл.-магн. и гравитац. явления на основе общей теории относительности, связывающей гравитац. взаимодействия материи с геом. свойствами пространства-времени. Предпринимались также попытки объединения взаимодействий на основе нелинейного спинорного поля [В. Гейзенберг (W. Heisenberg), 1958]. Однако существенно продвинуться в этих направлениях не удалось. <Более плодотворным оказался путь расширения глобальной симметрии ур-ний движения до локальной калибровочной инвариантности, справедливой в каждой точке пространства-времени. Формулировка этого принципа принадлежит Р. Утияме (R. Utiyama), к-рый, в частности, показал (1956), что его применение к симметрии пространства-времени (группе Лоренца) приводит к теории гравитации Эйнштейна. На основе применения принципа локальной калибровочной симметрии к изотопической инвариантности, выполненного Р. Л. Миллсом (R. L. Mills) и Янгом (Yang Chen Ning), Ш. Глэшоу (Sh. Glashow), С. Вайнбергом (S. Weinberg), а также А. Саламом (A. Salam), была построена в нач. 70-х гг. объединённая теория слабого и эл.-магн. взаимодействий лептонов и кварков (см. Электрослабоевзаимодействие). Наиб. существ. предсказание этой теории - наличие трёх тяжёлых (в 80-90 протонных масс) слабо взаимодействующих векторных частиц - промежуточных векторных бозонов, играющих роль переносчиков слабого взаимодействия (открыты экспериментально в 1983). Делаются попытки включения в эту схему и квантовой хромодинамики - теории сильного взаимодействия кварков и глюонов; это т. н. великое объединение, объединяющее в одно семейство (один супермультиплет) кварки и лептоны. Важным предсказанием разл. моделей великого объединения является нарушение законов сохранения барионного и лептонного чисел, приводящее, в частности, к нестабильности протона со временем жизни 10³⁰-10³⁴ лет. Проводятся эксперименты по наблюдению такой нестабильности. Предпринимаются попытки объединения взаимодействий на основе гипотезы о составной природе кварков и лептонов (см. Составные модели лептонов и кварков).Др. направлением объединения, включающим также и гравитац. взаимодействие, является расширение калибровочной симметрии до т. н. cуперсимметрии, объединяющей частицы с разл. спинами (и, следовательно, с разными статистич. свойствами). Пока эти попытки не привели к достаточно удовлетворительной с физ. точки зрения схеме (см. Супергравитация). Значит. надежды на объединение всех взаимодействий связываются с теорией суперструн в многомерном (двадцатишестимерном или десятимерном) пространстве. При этом имеется возможность сделать мир "лишних" измерений (сверх четырёхмерного пространства-времени) замкнутым с радиусом порядка планкоеской длины (~10^-33 см) и рассматривать преобразования в нём как преобразования внутренней симметрии. На этом пути можно получить теорию, содержащую все взаимодействия всех известных фундам. частиц. Такая теория, однако, предсказывает существование большого кол-ва не наблюдаемых пока "лишних" частиц с большой(>1 ТэВ) массой. А. В. Ефремов.