Структура и основные положения теоретической физики_29
преобразованиям Лоренца и калибровочным преобразованиям 1-го рода
- умножению волновой функции на так называемый фазовый множитель, не меняющий квадрата ее модуля. Эта последняя симметрия связана с законами сохранения электрического, барионного и лептонного зарядов.
Существуют также симметрии, отвечающие дискретным преобразованиям: изменению знака времени (обращение време-ни), пространственной инверсии (так называемая зеркальная симметрия природы), зарядовому сопряжению - операции замены всех частиц, участвующих в каком-либо взаимодействии на соответствующие им античастицы. Этот последний вид симметрии справедлив для сильных и электромагнитных взаимодействий и не справедлив для слабых взаимодействий.
На основе приближений 51/(3) Гелл-Маном в 1962 г. создана систематика адронов [18]. С тех пор появились различные кварковые модели адронов [19-21]. В этих моделях массы отдельных кварков существенно превышают массу частиц, образуемых этими кварками. Противоречий, по мнению авторов моделей, нет, так как положительная масса кварков, пересчитанная в энергию, суммируется с отрицательной энергией связей кварков друг с другом. Но уже ясно, что трех исходных кварков недостаточно и требуется четвертый кварк. Кроме этого, каждый кварк существует в трех разновидностях, отличающихся «цветом», а, кроме того, кваркам стали приписывать и иные свойства, например, «очарование» и т. п. Все эти экзотические свойства не имеют никакого объяснения.
В теории сильного взаимодействия - квантовой хромо-динамике основная нерешенная проблема - это выяснение причин не вылетания кварков и глюонов - частиц, склеивающих кварки, из адронного «мешка» и создание количественных методов расчета свойств адронов и сечения из взаимодействия. Большие надежды связываются с суперсимметрией, на основе которой предполагается осуществить суперобъединение электрослабого и сильного взаимодействия с гравитацией [22].
Особенно большие усилия в последние годы направлены на разработку теории суперструн [23, 24] - пространственно одномерных (имеющих только одно измерение) отрезков с характерным размером планковской длины 10 3:) см. Согласно модели суперструн предполагается, что на таких малых расстояниях должны существенно
30
Глава 1.
проявляться шесть дополнительных пространственных измерений, которые в отличие от обычных четырех измерений (трех пространственных и времени) компактифицированы, т. е. имеют пределы - замкнутые, ограниченные в определенных областях и не распространяющиеся тем самым в область макромира.
В отличие от квантовой теории поля, являющейся следствием объединения квантовой механики и СТО - Специальной теории относительности, теория суперструн является следствием объединения квантовой теории поля с ОТО - Общей теорией относительности. При этом предполагается, что в основе физического мира находится 17 элементов: 6 лептонов (е, ц, т, ое, им, ит); 6 кварков (a, s, b, и, с, t); 4 векторных бозона (фотон у, глюон g и вионы w и z); 1 гравитон, из которых обнаружено пока только 6 лептонов и фотон, а 6 кварков, глюон, вионы и гравитон не обнаружены...
Теории, связанные с сунергравитацией (Гелл-Манн), оперируют 8 суперсимметриями, 8 гравитино и т.д. Имеется список хаплонов, включающих 1 гравитон, 8 гравитино, 28 бозонов со спином,равным 1, 56 фермионов со спином 54, 70 бозонов со спином, равным 0. Сюда же можно ввести еще безразмерный параметр взаимодействия и создать еще 28 векторных бозонов. Тогда, как считал автор идеи перенормировки1, Гелл-Манн, если в теории и будут расходимости, то очень слабые!..
Многие теоретики занялись идеей дополнительных пространственных измерений в рамках теорий Капуцы-Клейна [23]. В подходе этих автров пространство-время считается не 4-мерным, а 5-мерным, причем пятое измерение было компактифицированным, т.е. проявляющимся только в микромире и не проявляющимся в макромире. Кривизна 4-мерного подмногообразия М4 по-прежнему отождествляется с гравитационным полем, а компоненты метрического тензора М - 0, 1, 2, 3 - с электромагнитным потенциалом.
Авторы и последователи теории суперсгрун сами задают вопрос, в мире какой размерности мы живем? Очевидный ответ D = 4 (х, у, z, t). В теории суперструн ответ менее очевиден, более логический обоснованный D = 10! В бозонном варианте теории D = 506! Вывод же авторами этих теорий делается такой: по-видимому, это три эквивалентных (?!) варианта математического описания единой
1 Этот метод был разработан японским физиком Томонагой и американскими
физиками Фейнманом, Швингером, Дайсеном в 1944-1949 гг.
