[ Pobierz całość w formacie PDF ]
.Jednak nowe osiągnięcia nauki, które w 1983roku trafiły na czołówki pism fachowych, dotyczyły dwóch aspektów porządnego, tradycyjnegopodejścia do problemu opartego na fizyce cząstek.Złamana symetriaSymetria jest w fizyce pojęciem fundamentalnym.Podstawowe równania fizyki są m.in.symetryczne względem odbicia w czasie i działają równie dobrze w przód jak i wstecz w czasie.Inne symetrie można rozpatrywać w kategoriach geometrycznych.Przeanalizujmy lustrzaneodbicie wirującej kuli.Jeżeli wiruje ona w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara(patrząc, powiedzmy, z góry), to odbicie w lustrze będzie wirować zgodnie z ruchem wskazówekzegara.Zarówno kula, jak i jej odbicie poruszają się w sposób dozwolony przez prawa fizyki, któresą w tym sensie symetryczne (jest oczywiste, że odbicie w lustrze wiruje dokładnie tak jakwirowałaby sama kula, gdyby czas biegł wstecz).Jeżeli czas biegnie wstecz oraz wykonana jestoperacja lustrzanego odbicia, to wracamy do punktu wyjścia.Wiele innych rodzajów symetriiistnieje w naturze.Ryc.E.4.Symetria względem lustrzanego odbicia.Obrót kuli w lustrzanym świecie jest równoważny odwróconemu wczasie obrotowi w rzeczywistym świecie115Por.na przykład artykuł Wheelera w: J.Mehra (red.), The Physicist's Conception of Nature.175 Niektóre z nich można bez problemu opisać i zrozumieć - na przykład elektron i pozytron mogąbyć uważane za wzajemne lustrzane odbicia; ewentualnie jeden z nich można uznać zaodwrócony w czasie odpowiednik drugiego, gdyż odwrócony w czasie dodatni ładunek jestrównoważny ładunkowi ujemnemu.Te trzy koncepcje: odbicie w przestrzeni (zwane zmianąparzystości, ponieważ zamienia ono lewą stronę na prawą), odbicie w czasie i odbicie ładunkuelektrycznego tworzą jedną z najpotężniejszych podstawowych zasad w fizyce, tak zwanetwierdzenie CPT116, które mówi, że prawa fizyki muszą pozostać nie zmienione, jeżeli sięrównocześnie dokona wszystkich trzech operacji odbicia.Twierdzenie CPT legło u podstawzałożenia, że emisja cząstki jest dokładnie równoważna absorpcji jej antycząstkowegoodpowiednika.Inne symetrie trudniej jest pojąć w kategoriach potocznej rzeczywistości, a do pełnego ichzrozumienia konieczny jest opis w języku matematyki.Stanowią one jednak klucz do wyjaśnienianajświeższych nowości z dziedziny fizyki cząstek.Rozważmy prosty przykład: wyobrazmy sobieleżącą na schodach piłkę.Jeżeli przeniesiemy piłkę na inny stopień, to zmienimy jej energiępotencjalną w polu grawitacyjnym, w którym się znajduje.Nie ma znaczenia, w jaki sposóbporuszymy piłkę - możemy zabrać ją w podróż dookoła świata albo posłać na Marsa i z powrotem,zanim położymy ją na inny stopień.Zmianę energii potencjalnej określa wyłącznie wysokośćschodów - początkowego i końcowego.Nie ma także znaczenia, względem którego punktubędziemy mierzyć energię potencjalną.Możemy wykonywać pomiary względem poziomu piwnicy,dając tym samym każdemu schodkowi dużą energię potencjalną, albo względem niższego zdwóch stopni, który w tym wypadku staje się poziomem zerowej energii potencjalnej117.Różnicaenergii potencjalnej pomiędzy dwoma stanami piłki pozostaje ta sama.Jest to pewien rodzajsymetrii, a ponieważ możemy przecechować" poziom, względem którego wykonujemy pomiary,nosi ona nazwę symetrii cechowania [gauge symmetry].Z taką samą sytuacją mamy do czynienia w przypadku sił elektrycznych, skutkiem czegoelektromagnetyzm Maxwella jest niezmienniczy względem symetrii cechowania, także QED, jakrównież QCD, dla której QED jest modelem.Komplikacje pojawiają się przy polach materii napoziomie kwantowym, ale można je wszystkie rozwiązać za pomocą teorii, która charakteryzuje sięniezmienniczością względem symetrii cechowania.Jedną z kluczowych własności QED jestwszakże fakt, iż swą niezmienniczość zawdzięcza ona tylko temu, że masa fotonu wynosi zero.Gdyby foton miał jakąkolwiek masę, to renormalizacja teorii QED byłaby niemożliwa ipotrafilibyśmy uwolnić się od nieskończoności.Jest to główne zródło problemów, gdy fizycypróbują wykorzystać skuteczną niezmienniczą teorię oddziaływania elektromagnetycznego jakomodel do konstrukcji podobnej teorii tak zwanych słabych oddziaływań jądrowych, które sąodpowiedzialne między innymi za rozpady radioaktywne i emisję cząstek beta (elektronów) zradioaktywnych jąder atomowych.Tak jak siła elektryczna jest przenoszona (pośredniczona) przez116Charge, Parity, Time (ang.) - ładunek, parzystość, czas (przyp.tłum.).117Fragment ten jest w dużej mierze oparty na podejściu zastosowanym przez Paula Daviesa w jego książce TheForces of Nature [Siły natury], wydanej przez Cambridge University Press w 1979 roku.176 fotony, wydaje się, że siła słaba musi być przenoszona przez jej własny bozon.Sytuacja jestjednak bardziej skomplikowana, gdyż w reakcjach słabego oddziaływania musi być przekazywanyładunek elektryczny, więc słaby bozon ( foton" słabego pola) musi nieść ładunek [ Pobierz całość w formacie PDF ]
zanotowane.pl doc.pisz.pl pdf.pisz.pl milosnikstop.keep.pl
.Jednak nowe osiągnięcia nauki, które w 1983roku trafiły na czołówki pism fachowych, dotyczyły dwóch aspektów porządnego, tradycyjnegopodejścia do problemu opartego na fizyce cząstek.Złamana symetriaSymetria jest w fizyce pojęciem fundamentalnym.Podstawowe równania fizyki są m.in.symetryczne względem odbicia w czasie i działają równie dobrze w przód jak i wstecz w czasie.Inne symetrie można rozpatrywać w kategoriach geometrycznych.Przeanalizujmy lustrzaneodbicie wirującej kuli.Jeżeli wiruje ona w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara(patrząc, powiedzmy, z góry), to odbicie w lustrze będzie wirować zgodnie z ruchem wskazówekzegara.Zarówno kula, jak i jej odbicie poruszają się w sposób dozwolony przez prawa fizyki, któresą w tym sensie symetryczne (jest oczywiste, że odbicie w lustrze wiruje dokładnie tak jakwirowałaby sama kula, gdyby czas biegł wstecz).Jeżeli czas biegnie wstecz oraz wykonana jestoperacja lustrzanego odbicia, to wracamy do punktu wyjścia.Wiele innych rodzajów symetriiistnieje w naturze.Ryc.E.4.Symetria względem lustrzanego odbicia.Obrót kuli w lustrzanym świecie jest równoważny odwróconemu wczasie obrotowi w rzeczywistym świecie115Por.na przykład artykuł Wheelera w: J.Mehra (red.), The Physicist's Conception of Nature.175 Niektóre z nich można bez problemu opisać i zrozumieć - na przykład elektron i pozytron mogąbyć uważane za wzajemne lustrzane odbicia; ewentualnie jeden z nich można uznać zaodwrócony w czasie odpowiednik drugiego, gdyż odwrócony w czasie dodatni ładunek jestrównoważny ładunkowi ujemnemu.Te trzy koncepcje: odbicie w przestrzeni (zwane zmianąparzystości, ponieważ zamienia ono lewą stronę na prawą), odbicie w czasie i odbicie ładunkuelektrycznego tworzą jedną z najpotężniejszych podstawowych zasad w fizyce, tak zwanetwierdzenie CPT116, które mówi, że prawa fizyki muszą pozostać nie zmienione, jeżeli sięrównocześnie dokona wszystkich trzech operacji odbicia.Twierdzenie CPT legło u podstawzałożenia, że emisja cząstki jest dokładnie równoważna absorpcji jej antycząstkowegoodpowiednika.Inne symetrie trudniej jest pojąć w kategoriach potocznej rzeczywistości, a do pełnego ichzrozumienia konieczny jest opis w języku matematyki.Stanowią one jednak klucz do wyjaśnienianajświeższych nowości z dziedziny fizyki cząstek.Rozważmy prosty przykład: wyobrazmy sobieleżącą na schodach piłkę.Jeżeli przeniesiemy piłkę na inny stopień, to zmienimy jej energiępotencjalną w polu grawitacyjnym, w którym się znajduje.Nie ma znaczenia, w jaki sposóbporuszymy piłkę - możemy zabrać ją w podróż dookoła świata albo posłać na Marsa i z powrotem,zanim położymy ją na inny stopień.Zmianę energii potencjalnej określa wyłącznie wysokośćschodów - początkowego i końcowego.Nie ma także znaczenia, względem którego punktubędziemy mierzyć energię potencjalną.Możemy wykonywać pomiary względem poziomu piwnicy,dając tym samym każdemu schodkowi dużą energię potencjalną, albo względem niższego zdwóch stopni, który w tym wypadku staje się poziomem zerowej energii potencjalnej117.Różnicaenergii potencjalnej pomiędzy dwoma stanami piłki pozostaje ta sama.Jest to pewien rodzajsymetrii, a ponieważ możemy przecechować" poziom, względem którego wykonujemy pomiary,nosi ona nazwę symetrii cechowania [gauge symmetry].Z taką samą sytuacją mamy do czynienia w przypadku sił elektrycznych, skutkiem czegoelektromagnetyzm Maxwella jest niezmienniczy względem symetrii cechowania, także QED, jakrównież QCD, dla której QED jest modelem.Komplikacje pojawiają się przy polach materii napoziomie kwantowym, ale można je wszystkie rozwiązać za pomocą teorii, która charakteryzuje sięniezmienniczością względem symetrii cechowania.Jedną z kluczowych własności QED jestwszakże fakt, iż swą niezmienniczość zawdzięcza ona tylko temu, że masa fotonu wynosi zero.Gdyby foton miał jakąkolwiek masę, to renormalizacja teorii QED byłaby niemożliwa ipotrafilibyśmy uwolnić się od nieskończoności.Jest to główne zródło problemów, gdy fizycypróbują wykorzystać skuteczną niezmienniczą teorię oddziaływania elektromagnetycznego jakomodel do konstrukcji podobnej teorii tak zwanych słabych oddziaływań jądrowych, które sąodpowiedzialne między innymi za rozpady radioaktywne i emisję cząstek beta (elektronów) zradioaktywnych jąder atomowych.Tak jak siła elektryczna jest przenoszona (pośredniczona) przez116Charge, Parity, Time (ang.) - ładunek, parzystość, czas (przyp.tłum.).117Fragment ten jest w dużej mierze oparty na podejściu zastosowanym przez Paula Daviesa w jego książce TheForces of Nature [Siły natury], wydanej przez Cambridge University Press w 1979 roku.176 fotony, wydaje się, że siła słaba musi być przenoszona przez jej własny bozon.Sytuacja jestjednak bardziej skomplikowana, gdyż w reakcjach słabego oddziaływania musi być przekazywanyładunek elektryczny, więc słaby bozon ( foton" słabego pola) musi nieść ładunek [ Pobierz całość w formacie PDF ]