Verbum

ГРАВІТАЦЫ́ЙНАЕ ЎЗАЕМАДЗЕ́ЯННЕ,

адзін з тыпаў фундаментальных узаемадзеянняў (разам з моцным, эл.-магн. і слабым), які характарызуецца ўдзелам у працэсах узаемадзеяння гравітацыйнага поля (поля прыцягнення). У адрозненне ад іншых узаемадзеянняў мае універсальны характар: гравітацыйнае ўзаемадзеянне ў аднолькавай ступені ўласціва ўсім матэрыяльным аб’ектам — ад элементарных часціц да зорак і галактык.

У гравітацыйным узаемадзеянні ўдзельнічаюць усе класы элементарных часціц (напр., фатон, лептоны, адроны). З-за іх малых мас гравітацыйнае ўзаемадзеянне з’яўляецца самым слабым з усіх тыпаў узаемадзеянняў элементарных часціц і ў тэорыі элементарных часціц звычайна не ўлічваецца. Гравітацыйнае ўзаемадзеянне можа стаць істотным пры ўліку эфектаў квантавай тэорыі гравітацыі, паводле якой гравітацыйнае ўзаемадзеянне тлумачыцца як вынік абмену квантамі гравітацыйнага поля — гравітонамі. Гравітацыйнае ўзаемадзеянне мае бясконца вял. радыус дзеяння і адыгрывае важную ролю ў макрасвеце, з’яўляючыся асн. фактарам узаемадзеяння і эвалюцыі планет, зорак, галактык і самога Сусвету. Для дастаткова слабых гравітацыйных палёў выконваецца сусветнага прыцягнення закон. Гравітацыйныя эфекты, рух цел і эвалюцыя астрафіз. аб’ектаў у моцных палях прыцягнення падпарадкоўваюцца законам агульнай адноснасці тэорыі. Гл. таксама Прыцягненне.

М.​М.​Касцюковіч.

т. 5, с. 383

КВА́РКІ (англ. quark),

спецыфічныя састаўныя часткі элементарных часціц, якім уласцівы моцныя ўзаемадзеянні (гл. Адроны). Напр., барыёны складаюцца з 3 К., мезоны — з К. і антыкварка. Гіпотэза К. прапанавана амер. фізікамі М.Гел-Манам і Дж.Цвейгам у 1964 для тлумачэння ўласцівасцей адронаў і заканамернасцей у іх спектраскапіі.

Маюць спін 1/2, эл. зарад +2/3 ці - 1/3 ад зараду пратона, барыённы зарад 1/3, а таксама спецыфічныя квантавыя лікі — «водар», «колер» і інш. Вядома 6 «водараў» К., якія маюць розныя назвы і пазначаюцца лац. літарамі u, d, s, c, b, t (масы спакою 5, 8, 100 МэВ і 1,5, 5, 175 ГэВ адпаведна), адпаведныя антыкваркі — $\stackrel{—}{u}$, $\stackrel{—}{d}$, $\stackrel{—}{s}$, $\stackrel{—}{c}$, $\stackrel{—}{b}$, $\stackrel{—}{t}$. Пры гэтым К. u і d утвараюць звычайнае ядз. рэчыва, астатнія нараджаюцца ў якасці кароткажывучага штучнага ядз. рэчыва на паскаральніках зараджаных часціц. К. існуюць толькі ў ядз. рэчыве; эксперыментальна ўскосна выяўлены ў доследах па сутыкненні адронаў, электронна-пазітроннай анігіляцыі ў струменях адронаў і рассеянні лептонаў на нуклонах. Гл. таксама Квантавая хромадынаміка.

Літ.:

Окунь Л.Б. Лептоны и кварки. 2 изд. М., 1990.

І.​С.​Сацункевіч.

т. 8, с. 211

ЗАХАВА́ННЯ ЗАКО́НЫ,

фізічныя заканамернасці, якія ўстанаўліваюць пастаянства ў часе пэўных велічынь, што характарызуюць фіз. сістэму ў працэсе змены яе стану; найб. фундаментальныя заканамернасці прыроды, якія вылучаюць самыя істотныя характарыстыкі фіз. сістэм і працэсаў. Асаблівае значэнне З.з. звязана з тым, што дакладныя дынамічныя законы, якія поўнасцю апісваюць фіз. сістэмы, часта вельмі складаныя ці невядомыя. У гэтых выпадках З.з. даюць магчымасць зрабіць істотныя вывады пра паводзіны і ўласцівасці сістэмы без рашэння ўраўненняў руху.

З.з. для энергіі, імпульсу, моманту імпульсу і эл. зараду выконваюцца ў кожнай ізаляванай сістэме (універсальныя законы прыроды). Пасля стварэння адноснасці тэорыі страціў сваё абсалютнае значэнне З.з. масы (гл. Дэфект мас)\ З.з. энергіі і імпульсу аб’яднаны ў агульны З.з. энергіі—імпульсу; удакладнена фармулёўка З.з. поўнага моманту імпульсу (з улікам спіна). Асабліва важная роля З.з. у тэорыі элементарных часціц, дзе ёсць шэраг абсалютных (для электрычнага, барыённага і лептоннага зарадаў) і прыблізных (для ізатапічнага спіна, дзіўнасці і інш.) З.з., якія выконваюць толькі пры некат. умовах. Напр., дзіўнасць захоўваецца ў моцных, але парушаецца ў слабых узаемадзеяннях (гл. Адроны, Барыёны, Лептоны, Узаемадзеянні элементарных часціц). З.з. ў тэорыі элементарных часціц — асн. сродак вызначэння магчымых рэакцый паміж часціцамі. Існуе глыбокая сувязь паміж З.з. і сіметрыяй фіз. сістэм (гл. Сіметрыя, Нётэр тэарэма). Наяўнасць характэрнай для кожнага тыпу фундаментальных узаемадзеянняў дынамічнай (калібровачнай) сіметрыі прыводзіць да З.з. сілавых (дынамічных) зарадаў, якія вызначаюць здольнасць элементарных часціц да адпаведнага ўзаемадзеяння. З.з. эл. зараду, слабых ізатапічнага спіна і гіперзараду, каляровых (моцных) зарадаў выкарыстоўваюцца пры пабудове палявых (калібровачных) тэорый электрамагнітнага, электраслабага і моцнага ўзаемадзеянняў адпаведна. У квантавай тэорыі поля ўведзены спецыфічныя З.з. прасторавай, часавай і зарадавай цотнасцей, што вызначаюць уласцівасці тэорыі адносна пераўтварэнняў адпаведнай дыскрэтнай сіметрыі (гл. Людэрса—Паўлі тэарэма).

Літ.:

Фейнман Р. Характер физических законов: Пер. с англ. М., 1968;

Богуш А.А. Очерки по истории физики микромира. Мн., 1990.

Ф.​І.​Фёдараў, А.​А.​Богуш.

т. 7, с. 9

КВА́НТАВАЯ ТЭО́РЫЯ ПО́ЛЯ,

рэлятывісцкая квантавая тэорыя элементарных часціц і іх узаемадзеянняў; адзін з асн. раздзелаў тэарэт. фізікі, у якім вывучаюцца агульныя законы будовы матэрыі на мікраўзроўні. У К.т.п. кожнаму тыпу элементарных часціц як першасных крыніц і пераносчыкаў фундаментальных узаемадзеянняў ставіцца ў адпаведнасць сваё другасна-квантаванае поле (гл. Другаснае квантаванне), якое апісваецца аператарнай хвалевай функцыяй Ψ (гл. Аператары, Хвалевая функцыя). Кампаненты Ψ пры замене каардынат прасторы—часу згодна з патрабаваннямі спец. адноснасці тэорыі пераўтвараюцца паводле прадстаўленняў групы Лорэнца (гл. Лорэнца пераўтварэнні). Функцыі свабодных палёў Ψ₀ раскладаюцца на плоскія хвалі дэ Бройля, якія апісваюць станы з вызначанай энергіяй і імпульсам: ${\displaystyle {\mathrm{\Psi }}_0=\sum _{\mathrm{n}}^{\mathrm{}}\text{(}{C}_n{e}^{ikx}+e^{-ikx}\text{)}}$ , дзе K = p/h, p — 4-мерны вектар энергіі-імпульсу часціцы, h — Планка пастаянная, x — вектар каардынат-часу, C_n і $C_n^{\mathrm{+}}$ — аператары паглынання і выпрамянення часціц у нейкім n-м стане. Аператары задавальняюць перастановачным суадносінам камутацыі (антыкамутацыі) і адпавядаюць часціцам цэлага (паўцэлага) спіна — базонам (ферміёнам), якія падпарадкоўваюцца Бозе—Эйнштэйна (Фермі—Дзірака) статыстыцы. У К.т.п. кожнай часціцы адпавядае антычасціца, а квантаванае поле з’яўляецца сістэмай часціц і антычасціц. Тут няма закону захавання ліку часціц: пры ўзаемадзеянні яны могуць узаемна пераўтварацца адны ў другія (адны часціцы паглынаюцца, другія нараджаюцца). Стан квантаванага поля, у якім колькасць рэальных часціц роўная нулю, наз. вакуумам (гл. Вакуум у квантавай тэорыі поля).

Першай К.т.п. стала квантавая электрадынаміка. Яе ідэі і метады былі распаўсюджаны на ўсе элементарныя часціцы і выкарыстаны пры пабудове квантавапалявых тэорый слабага (Э.​Фермі, 1934) і моцнага (І.​Я.​Там, Дз.​Дз.​Іваненка, Х.​Юкава, 1932—35) узаемадзеянняў, якія, аднак, не вытрымалі выпрабавання часам. Таму значнае развіццё атрымалі аксіяматычны і іншыя падыходы ў К.т.п. Аднак толькі на падставе універсальнага дынамічнага прынцыпу калібровачнай інварыянтнасці пабудаваны сучасныя калібровачныя квантавапалявыя тэорыі электраслабага ўзаемадзеяння (С.​Вайнберг, Ш.​Глэшаў, А.​Салам, 1967—71) і моцнага ўзаемадзеяння — квантавая хромадынаміка (М.​Гел-Ман, Вайнберг, Салам і інш., 1973), якія забяспечылі дастаткова добрую згоду тэорыі эксперыментам. Першаснымі крыніцамі гэтых узаемадзеянняў сталі лептоны і кваркі, а іх пераносчыкамі — кванты адпаведных калібровачных палёў: фатон, 3 слабыя вектарныя базоны і 8 глюонаў. Далейшае развіццё К.т.п. звязваецца з канцэпцыяй адзінай тэорыі поля, суперсіметрыі, рашотак, струн, мембран і інш. Метады К.т.п. шырока выкарыстоўваюцца ў ядз. фізіцы, тэорыі цвёрдага цела, оптыцы і спектраскапіі, квантавай электроніцы і інш.

На Беларусі пытанні К.т.п. распрацоўваюцца з 1944 у БДУ, пазней у Ін-це фізікі Нац. АН Беларусі (да пач. 1990-х г. пад кіраўніцтвам Ф.​І.​Фёдарава). Пабудавана агульная каварыянтная тэорыя рэлятывісцкіх хвалевых ураўненняў 1-га парадку, распрацаваны метад праекцыйных аператараў, з дапамогай уведзенай вектарнай параметрызацыі групы Лорэнца вырашаны многія пытанні рэлятывісцкай кінематыкі (Фёдараў, А.​А.​Богуш, Ю.​А.​Курачкін і інш.).

Літ.:

Боголюбов Н.Н., Ширков Д.В. Введение в теорию квантованных полей. М., 1957;

Федоров Ф.И. Проективные операторы в теории элементарных частиц // Журн. эксперимент. и теорет. физики. 1958. Т. 35, вып. 2;

Яго ж. Группа Лоренца. М., 1979;

Швебер С. Введение в релятивистскую квантовую теорию поля: Пер. с англ. М., 1963;

Ченг Т.-П., Л и Л.-Ф. Калибровочные теории в физике элементарных частиц: Пер. с англ. М., 1987.

А.​А.​Богуш, Ф.​І.​Фёдараў.

т. 8, с. 208