ГРАВИТАЦИОННОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ

ГРАВИТАЦИОННОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ

       

элементарных частиц, наиболее слабое из всех известных фундам. вз-ствий. Наблюдательные проявления Г. в. связаны с его дальнодействующим хар-ром и когерентным усилением гравитац. эффектов в макроскопич. масштабах (см. ТЯГОТЕНИЕ). В макропроцессах эффекты Г. в. характеризуются гравитационной постоянной G»6,67•10-8 см3г-1 с-2. В нерелятив. случае потенц. энергия U Г. в. двух ч-ц определяется их массами m1 и m2 и расстоянием r между ними по закону всемирного тяготения Ньютона: U=-Gm1m2/r. Если воспользоваться этим законом для оценки Г. в. элем. ч-ц, то, напр., Г. в. для двух протонов на расстоянии r=10-13 см U »1,7•10-42 эрг »10-36 МэВ, что в 1036 раз меньше их электростатического (кулоновского) вз-ствия на том же расстоянии. Поскольку Г. в. оказывается столь слабым на характерных малых расстояниях, доступных изучению в совр. экспериментах, эффекты Г. в. в процессах элем. ч-ц обычно не учитываются. Релятив. классич. теорией Г. в. явл. общая теория относительности (ОТО) Эйнштейна, к-рая в нерелятив. случае в пределе слабых гравитац. полей переходит в теорию тяготения Ньютона. В очень сильных гравитац. полях могут происходить квант. процессы образования ч-ц, аналогичные процессам рождения пар в сильных эл.-магн. полях. Теор. описание таких процессов рассматривается на основе ОТО.

Из постоянных G, h и с может быть составлена величина размерности массы: mпл=Ohc/G »10-5 г. Эта т. <н. планковская масса характеризует энергию mплс2 »1019 ГэВ, при к-рой должен осуществляться переход к квант. описанию Г. в.; при меньших энергиях справедливо классич. описание процессов Г. в.

ОТО связывает Г. в. с общими св-вами метрики пространства-времени. Квантование Г. в. может привести к появлению у пространства-времени дискр. св-в (см. КВАНТОВАНИЕ ПРОСТРАНСТВА-ВРЕМЕНИ), причём комптоновскую длину волны lпл=h/mплс»10-33 см можно интерпретировать как фундаментальную длину, а время tпл=h/mплс2 »10-43 с — как элем. временной интервал.

Последоват. квант. теория Г. в. ещё не построена. В системе ед. h=с=1 гравитац. постоянная G явл. размерной константой с размерностью обратного квадрата массы, поэтому квант. описанию Г. в. отвечала бы неперенормируемая теория. Точно такую же размерность имеет фермиевская константа GF эфф. вз-ствия слабых токов (GF=10-5/m2p, где mр — масса протона). Согласно единой калибровочной теории слабого и эл.-магн. вз-ствий (т. н. электрослабому вз-ствию; (см. СЛАБОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ)), величина Л = Ohc5/GF»300 ГэВ характеризует переход к полной симметрии этих вз-ствий. В совр. калибровочных теориях сильного вз-ствия (квантовой хромодинамике) и электрослабого вз-ствия эффекты Г. в. не учитываются. В моделях «великого объединения» сильного, слабого и эл.-магн. вз-ствий характерный масштаб масс, при к-ром происходит восстановление симметрии, оказывается =1014 — 1016 ГэВ, т. е. всего на неск. порядков меньше, чем mплс2. Это наводит на мысль, что в единых калибровочных теориях при энергиях = 1019 ГэВ может происходить переход к полной симметрии всех фундам. вз-ствий, т. е. объединение всех четырёх фундам. вз-ствий элем. ч-ц, включая Г. в. В одном из подходов решение этой проблемы связывают с супергравитацией. При этом с квант. процессами Г. в. связаны не только ч-цы со спином 2 — гравитоны, но и ч-цы со спином 3/2 — «гравитино» и со спином 1 — «грави-фотоны». Интересным следствием существования «грави-фотонов» могли бы быть эффекты антигравитации. Другой подход к объединению Г. в. и остальных вз-ствий мог бы быть связан с наличием в теории фундаментальной длины lпл, что приводило бы к дискретным квант. св-вам пространства-времени и давало бы, напр., автоматич. обрезание УФ расходимостей.

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