ЕДИНАЯ ТЕОРИЯ ПОЛЯ

ЕДИНАЯ ТЕОРИЯ ПОЛЯ

       

единая теория материи, призванная свести многообразие св-в элем. ч-ц и законов их взаимопревращения (вз-ствия) к неким универс. принципам. Такая теория ещё не построена и рассматривается скорее как стратегия развития физики микромира.

Первым примером объединения разл. физ. явлений (электрич., магн., световых) принято считать Максвелла уравнения. След. этапом были попытки объединения эл.-магн. и гравитац. явлений на основе общей теории относительности Эйнштейна, связывающей гравитац. вз-ствие материи с геом. св-вами пространства-времени. Однако существенно продвинуться в этом направлении «геометризации» вз-ствий не удалось.

Более плодотворным оказался путь расширения глобальной симметрии ур-ний движения до локальной калибровочной симметрии, справедливой в каждой точке пространства-времени. На этом пути амер. физики Ш. Глэшоу, С. Вайнберг и пакистанский физик А. Салам построили (в 60-х гг.) объединённую теорию слабого и эл.-магн. вз-ствий лептонов и кварков, не имеющую пока противоречий с экспериментом (см. СЛАБОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ). Наиболее существ. предсказание этой теории — наличие трёх тяжёлых (ок. 80—90 протонных масс) слабовзаимодействующих векторных ч-ц —промежуточных векторных бозонов (обнаружены в 1983 экспериментально), играющих роль переносчиков слабого вз-ствия. Делаются попытки включения в эту схему и сильного вз-ствия — т. н. «великое объединение» (Grand Unification), объединяющее в одно семейство и кварки и лептоны. Одним из предсказаний разл. моделей «великого объединения», допускающим эксперим. проверку, явл. нарушение законов сохранения барионного и лептонного зарядов (в частности, нестабильность протона со временем жизни 1030—1032 лет).

Другим направлением объединения, включающим также и гравитационное вз-ствие, явл. расширение калибровочной симметрии до т. н. супергравитаии (см. СУПЕРСИММЕТРИЯ), объединяющей ч-цы с разл. спинами (и следовательно, с разными статистич. св-вами). Эти попытки также оказываются пока неудовлетворительными.

Таким образом, Е. т. п. остаётся пока мечтой. Однако неразрывная связь между всеми ч-цами, их взаимопревращаемость, всё более явственно проявляющиеся черты единства материи заставляют с неослабевающей настойчивостью искать путей подхода к Е. т. п., призванной объяснить всё многообразие форм материи.

Физический энциклопедический словарь. — М.: Советская энциклопедия. Главный редактор А. М. Прохоров. 1983.

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.

Физическая энциклопедия. В 5-ти томах. — М.: Советская энциклопедия. Главный редактор А. М. Прохоров. 1988.