[es] - Gejdž teorije, higsovi bozoni i tako to...

tomkeus

Član broj: 40478
Poruke: 503
*.smin.sezampro.yu.

+6 Profil

Gejdž teorije, higsovi bozoni i tako to...

^{09.06.2007. u 15:10 - pre 205 meseci}

Pre izvesnog vremena entropy je postavio temu posvećenu higsovom bozonu i higsovom polju. Ja sam je tek juče zapazio i rešio da odgovorim, ali da bi odgovor bio koliko toliko kompletan morao sam malo da pričam i o gejdž teorijama i spontanom narušenju simetrije. Ovo me je u međuvremenu nateralo da načnem i neke druge priče tako da sam na kraju završio sa podužim tekstom koji ću postovati kao zasebnu temu, pa ko ima volje i živaca neka čita. Meni je lično standardni model fascinantan i žao mi je što se moram ograničiti samo na reči u nadi da će napisano biti koliko-toliko razumljivo nefizičarskoj populaciji na forumu. Na kraju sam napisao jedan mali deo za koji se nadam da će ljudima razjasniti kako neki pojmovi poput struna, teorija velikog ujedinjenja i gejdž teorija stoje jedni u odnosu na druge pošto to ljudima često nije jasno.

Odgovor na temu

tomkeus

Član broj: 40478
Poruke: 503
*.smin.sezampro.yu.

+6 Profil

Re: Gejdž teorije, higsovi bozoni i tako to...

^{09.06.2007. u 15:11 - pre 205 meseci}

Osnovni teorijski okvir kojim danas pokušavamo da opišemo svet (i to zasad odlično radi) je kvantna teorija polja koja je istorijski ponikla u kvantnoj elektrodinamici. Jedan od osnovnih sastojaka fizičke realnosti je materija i nju treba na neki način predstaviti pomoću okvirne teorije. Stoga je sva materija koja postoji predstavljena poljima. Vakuum je u stvari osnovno stanje tih polja, tj. stanje najniže energije i ta energija ne mora pri tome ne mora biti nula, kao na primer 1s stanje kod atoma vodonika koje je predstavlja stanje najniže energije i ima energiju od -13.6eV. To što energija vakuuma ne mora biti nula nema nikakve fizičke posledice zato što polja materije uniformno popunjavaju univerzum. Pošto je energija uniformno raspoređena do na kvantne fluktuacije vakuuma nikakvi procesi se ne dešavaju. Čestice materije jednostavno predstavljaju pobuđena stanja polja, kao što na primer atom vodonika sa elektronom u 2p orbitali predstavlja pobuđeno stanje. Recimo da imamo jedan elektron u celom univerzumu i da on ima određeni impuls i spin rekli bismo da je polje materije u pobuđenom stanju koje ima jednu česticu datog impulsa i spina. U tom slučaju bismo detektovali da iz uniformnosti vakuuma štrči delić sa malo uvećanom energijom i u principu to „štrčanje“ je i jedino što opažamo.

Evo jednog primera koji će, nadam se, malo razjasniti stvari. Sećate se scene iz filma Jurassic Park kada dr. Grant govori deci da se ne mrdaju kako ih T-rex ne bi video jer on vidi samo ono što se kreće. Recimo da su sve životinje predstavljene „poljem životinja“. Stanje u kome se nijedna životinja ne mrda nazivamo vakuumom „životinjskog polja“. Dakle vakuum nije odsustvo životinja već njihovo stanje imobilnosti. U ovom stanju T-rex ne može da ih detektuje zato što njegov prmitivni mozak nema po čemu da ih razdvoji od nežive okoline. Ukoliko iz gomile potrči npr. zec reći ćemo da je „životinjsko polje“ u pobuđenom stanju. Ono što T-rex sada vidi je da postoji jedan zec koji se kreće po neživoj okolini zato što je njegovo kretanje ono što ga izdvaja od svega ostalog.

Klasična teorija polja je poznata relativno dugo vremena i bez većih problema su napravljene kvantne modifikacije kada je na scenu stupila kvantna mehanika. Kvantne jednačine kretanja koje bi opisivale slobodna polja materije, tj. materiju koja ne interaguje, su bile poznate već tridesetih godina i bile su oličene u Dirakovoj jednačini za polja materije sa spinom i u Klajn-Gordonovoj jednačini za polja materije bez spina.

Odgovor na temu

tomkeus

Član broj: 40478
Poruke: 503
*.smin.sezampro.yu.

+6 Profil

Re: Gejdž teorije, higsovi bozoni i tako to...

^{09.06.2007. u 15:11 - pre 205 meseci}

Međutim, znamo da je univerzum malo komplikovaniji od obične gomile materije zato što materija stupa u međudejstva. Time na dnevni red dolazi uvođenje interakcija u naše teorije što je problem sa malo dužom istorijom.

Do 1915. godine su sve poznate interakcije, a to su tada bile elektromagnetna i gravitaciona, bile teorijski zaokružene radovima Meksvela i Ajnštajna. Ubrzo je postalo jasno da postoje još dve interakcije, slaba i jaka nuklearna. Takođe je uspostavljen pojmovni i mehanički okvir za opisivanje mikrosveta u vidu kvantne mehanike pa su, prirodno, postojeće teorije interakcija morale da prežive "mikroskopizaciju". Elektrodinamika, kao teorija elektromagnetnih interakcija, je izuzetno uspešno inkorporirana u novi kvantni okvir i njena predviđanja do dana današnjeg predstavljaju jedno od najboljih poklapanja teorijskih rezultata sa eksperimentom.

Već tridesetih godina na red je došla i slaba nuklearna interakcija kada je Fermi dao prvu teoriju slabe interakcije. Međutim ona je imala neke probleme, među kojima se isticalo otkriće iz pedesetih godina da slaba interakcija narušava parnost, tj. da ukoliko bi svet bio reflektovan u ogledalu slaba interakcija bi se drugačije ponašala. Tada se između ostalih pojavila i teorija poznata kao V-A teorija, ali ona je bila relativno mali napredak u odnosu na Fermijevu teoriju.

Odgovor na temu

tomkeus

Član broj: 40478
Poruke: 503
*.smin.sezampro.yu.

+6 Profil

Re: Gejdž teorije, higsovi bozoni i tako to...

^{09.06.2007. u 15:12 - pre 205 meseci}

Koreni odgovora na probleme teoretičara tog vremena su ležali u jednom neobičnom svojstvu Meksvelovih jednačina, koje predstavljaju dinamiku i kinematiku klasične elektrodinamike. Ono je bilo poznato još od XIX veka, ali mu niko nije predavao neki veći značaj. Reč je bila o gejdž (eng. gauge) invarijantnosti (takođe u srpsko-hrvatskom prevodu poznato kao gradijentna, kalibraciona ili baždarska invarijantnost, a često se naziva i lokalna simetrija). Naime, elektrodinamika se može opisivati ekvivalentno pomoću dva seta veličina: pomoću elektromagnetnog polja ili pomoću potencijala. Gejdž invarijantost se sastojala u tome da potencijal elektromagnetnog polja nije bio jednoznačan, tj. postoje određene transformacije potencijala za svaku tačku prostora i svaki vremenski trenutak, takve da se elektromagnetno polje kome on odgovara pri tim transformacijama ne menja. Kako potencijali nisu fizičke veličine, tj. njih ne uočavamo u prirodi, već samo elektromagnetno polje, to znači da ove transformacije ne menjaju fizičku realnost. Drugim rečima, ove transformacije predstavljaju simetriju elektromagnetne interakcije.

Značaj simetrija je prvi shvatio Ajnštajn i dve njegove najpoznatije teorije, specijalna i opšta teorija relativnosti, zasnovane su na simetrijskim principima. Specijalna teorija relativnosti je bila zasnovana na principu globalne simetrije dok je opšta teorija relativnosti je bila zasnovana na gejdž invarijantnosti, ili na principu lokalne simetrije (ovo, doduše, nije bilo shvaćeno baš na ovaj način u vreme objavljivanja ove dve teorije). U opštoj teoriji relativnosti ovaj princip se svodio na slobodu da se u svakoj tački prostor-vremena izvrši odgovarajuća transformacija, takva da jednačine kretanja ostanu iste, drugim rečima, da se fizička realnost ne promeni. Ove transformacije predstavljale su u stvari koordinatne transformacije između slobodnopadajućih referentnih sistema (ili Rimanovih normalnih koordinata, matematički govoreći) i ovaj princip je bio formulisan kao Ajnštajnov princip ekvivalencije. Ovaj princip je doveo Ajnštajna do jednačina za gravitaciju.

Odgovor na temu

tomkeus

Član broj: 40478
Poruke: 503
*.smin.sezampro.yu.

+6 Profil

Re: Gejdž teorije, higsovi bozoni i tako to...

^{09.06.2007. u 15:13 - pre 205 meseci}

Pouka iz opšte teorije relativnosti je bila: Ako zahtevamo lokalnu invarijantnost, tj. gejdž simetriju, kao rezultat ćemo dobiti interakciju. Ovo je bilo ono što je Ajnštajn suštinski uradio. Ovde je jako bitno naglasiti reč lokalno, jer samo zahtev za lokalnim simetrijama, tj. zasebnim transformacijama u svakoj tački prostor-vremena daje interakcije. Dakle, Ajnštajnov put je bio sledeći: Zahtevao je da mu koordinatne transformacije između slobodnopadajućih referentnih sistema ne menjaju jednačine kretanja. Da bi ovaj zahtev ostao ispunjen morala je da se pojavi tačno određena „intervencija“ u jednačinama koja bi „peglala“ razlike nastale ovim transformacijama. Ispostavilo se da je dotična intervencija odgovarala gravitaciji.

Osoba koja je ovo shvatila na ovaj način je bio Herman Vejl i on je pokušao da ovako formuliše elektrodinamiku i pri tome je on bio tvorac termina „gejdž invarijantost“. Vejl je pošao od jednačina kretanja slobodnog polja (dakle jednačine koje ne uključuju interakciju) i zahtevao da se pri određenim transformacijama one ne promene. To mu je dalo dodatne članove u jednačinama, ali je bilo problematično njih protumačiti kao elektromagnetnu interakciju. Problem je ležao u tome što su pretpostavljene simetrije bile pogrešne tako da je Vejlova ideja nakratko pala u zaborav. Pošto je u međuvremenu bila formulisana talasna mehanika kao jedan od vidova kvantne mehanike, krajem dvadesetih godina Vejl se ponovo setio svoje stare ideje i ovoga puta predložio isti recept, ali sada su se transformacije ticale talasnih funkcija.

Talasne funkcije imaju dve glavne karakteristike, fazu i amplitudu. Ako bismo talasnu funkciju predstavili kao vektor u ravni, tada bi ulogu faze igrao ugao koji vektor zaklapa sa x osom, a ulogu amplitude bi preuzeo intenzitet vektora. Stvar je bila u tome da se zahteva invarijantnost talasne funkcije na promene faze u svakoj tački prostor-vremena. Inače, ova sličnost između vektora i talasnih funkcija nije nimalo slučajna i ugrađena je u osnovne postulate kvantne mehanike.

Dakle, uzmimo kvantnu jednačinu kretanja polja materije i izvršimo promenu faze talasnih funkcija u jednačini. Ovo će naravno promeniti jednačinu. Da bismo je „ispeglali“ tj. vratili u staru formu moramo dodati neke nove članove u nju. Ovi članovi nisu proizvoljni već su tačno određeni prirodom transformacije. Kada ih analiziramo vidimo da oni odgovaraju potencijalu elektromagnetnog polja i da način na koji figurišu u jednačinama odslikava interakciju elektromagnetnog polja sa poljem materije. Jednačine kretanja su sada invarijantne na promene faze talasnih funkcija i ova simetrija je poznata kao U(1) simetrija ili jednodimenzionalna unitarna simetrija. Ovde naravno treba napomenuti da se u okviru kvantne teorije polja i elektromagnetno polje kvantuje, tj. predstavlja na način koji sam pomenuo u početku. Pobuđenja elektromagnetnog polja su fotoni.

Odgovor na temu

tomkeus

Član broj: 40478
Poruke: 503
*.smin.sezampro.yu.

+6 Profil

Re: Gejdž teorije, higsovi bozoni i tako to...

^{09.06.2007. u 15:14 - pre 205 meseci}

Trebalo je da prođe još tridesetak godina dok nije postalo jasno da je upravo ovo put kojim će biti objašnjena i slaba interakcija. Bilo je samo potrebno naći odgovarajući simetriju, tj. transformaciju koja nije menjala fizičku realnost. Simetrija je bila sakrivena u eksperimentalnim rezultatima i posle nekog vremena se ispostavilo da je to SU(2) simetrija, doduše malo specifična, zbog narušenja parnosti kod slabe interakcije.

Sada ću malo razjasniti šta to znači i dati jedan primer. SU(2) znači dvodimenzionalna specijalna unitarna simetrija i ona je rotaciona simetrija, ali ne ona vrsta rotacione simetrije na koju smo intuitivno navikli, kao kod lopte na primer. Ona je simetrija unutrašnjeg prostora stanja čestica. Sve čestice imaju spoljašnje i unutrašnje stepene slobode. Spoljašnji stepeni slobode opisuju njihovo kretanja u prostor-vremenu. To su naprimer koordinate u prostor-vremenu. Međutim osim ovog kretanja, čestice vrše još neka kretanja, ali u prostorima mnogo drugačijim od nama intuitivno jasnog prostor-vremena. Razmotrimo na primer jednu česticu koju ćemo nazvati nukleon i recimo da se ona može pojaviti u dva distinktna stanja pri čemu ćemo jedno zvati proton, a drugo neutron pri čemu uzimamo u obzir i njenu kvantnomehaničku prirodu pa legitimnim stanjem nukleona proglašavamo i ono u kome je on delom neutron a delom proton. Šta nam sve treba da bismo opisali njeno stanje? Pošto se kao svaka čestica kreće, trebaju nam četiri koordinate da bismo opisali njen položaj u prostor-vremenu. Ovih položaja ima beskonačno i oni čine kontinuum. Kako čestica može biti i u stanju koje je deo proton, deo neutron potrebno nam je još dva broja koji će predstavljati protonski i neutronski udeo u stanju. Skup kombinacija ovih brojeva čini jedan dvodimenzionalni prostor koji je unutrašnji prostor stanja. Eksperimentalno je poznato da jaka nuklearna interakcija ne razlikuje proton i neutron, tj. isto deluje i na jednog i na drugog. Pošto imaju približno jednaku masu možemo reći da je transformacija iz stanja nukleona koje zovemo proton u stanje koje zovemo neutron i obrnuto simetrija jer se fizička realnost nije promenila. Ovo logično važi i za ona stanja koja su mešavina protonskog i neutronskog stanja. Obratite pažnju na to da u ovom primeru razmatramo samo jaku interakciju, jer ako bismo ubacili i elektromagnetnu interakciju u razmatranje ovo više ne bi bila simetrija zato što proton i neutron nemaju isto naelektrisanje pa ih elektromagnetna interakcija različito vidi, tj. neutron uopšte ne vidi. Ove transformaciju u unutrašnjem prostoru stanja nukleona izgledaju kao rotacije i SU(2) simetrija se odnosi na njih. Dakle, transformacija na koje je naš sistem iz primera invarijantan su rotacije u unutrašnjem prostoru stanja.

Odgovor na temu

tomkeus

Član broj: 40478
Poruke: 503
*.smin.sezampro.yu.

+6 Profil

Re: Gejdž teorije, higsovi bozoni i tako to...

^{09.06.2007. u 15:14 - pre 205 meseci}

SU(2) simetrija kod slabe interakcije funkcioniše slično osim što su unutrašnji prostori stanja različito organizovani zbog narušenja parnosti kod slabe interakcije. Narušenje parnosti u suštini znači da leva i desna strana nisu ravnopravne jer slaba interakcija kao da malo preferira levu stranu. Stoga se stanja grupišu na leva i desna. Leva stanja su u paru sličnom kao proton i neutron malo pre. Par je na primer leva kiralna projekcija stanja elektronskog neutrina i stanja elektrona i SU(2) simetrija se odnosi samo na njih. Desna stanja nisu u paru već stoje sama i desno stanje je na primer desna kiralna projekcija elektrona. Sada se primenjuje „gejdž procedura“. Uzmu se jednačine kretanja za slobodna polja materije i zahteva se da one budu invarijantne na određene transformacije. Kao rezultat dobijamo interakciju. Međutim, na ovom mestu su fizičari dobili džekpot. Ako bi se povrh SU(2) simetrije za leva stanja zahtevala istovremeno i U(1) simetrija i za leva i za desna stanja kao rezultat bismo dobili dve interakcije. Mislim da ste već pogodili da su u pitanju elektromagnetna i slaba interakcija. Džekpot je bio ujedinjenje teorije elektromagnetne interakcije i teorije slabe interakcije. Polja koja su rezultirala iz „gejdž procedure“ su bila sledeća: staro dobro elektromagnetno polje i tri polja vezana za slabu interakciju. Sva ova polja su bozonska, i njihova pobuđenja, ili kvanti, se nazivaju gejdž bozonima. Polja se nazivaju gejdž poljima. Teorije se ovako zasnivaju na princupu gejdž invariantnosti zovu se gejdž teorije. Broj bozona koji su se pojavili je usko vezan sa simetrijama. Matematički govoreći, svaka grupa simetrije ima svoje generatore. U(1) grupa ima jedan generator, dok SU(2) ima tri generatora što se preslikalo na broj odgovarajućih gejdž bozona. Sva tri gejdž bozona koje je predvidela elektroslaba teorija su otkrivena do osamdesetih godina. Predviđanje neutralnih struja je takođe eksperimentalno potvrđeno.

Odgovor na temu

tomkeus

Član broj: 40478
Poruke: 503
*.smin.sezampro.yu.

+6 Profil

Re: Gejdž teorije, higsovi bozoni i tako to...

^{09.06.2007. u 15:15 - pre 205 meseci}

Međutim, pre nego što je zaslužena slava pala na standardni model elektroslabih interakcija i na njegove tvorce, Vajnberga, Glešoua i Salama, bilo je potrebno rešiti jedan prilično veliki problem od koga su gejdž teorije patile. Problem se zvao masa. Sve što je gore napisano je jako lepo, ali ne može da objasni zašto čestice kada delujemo na njih pokazuju izvestan otpor prema promeni stanja kretanja. Ovaj otpor prema promeni stanja kretanja, kao što svi znamo iz osnovne škole, kvantifikuje parametar koji zovemo masom. Takođe kod „gejdž procedure“, rezultujuća gejdž polja uvek ostaju bez mase. Ovo nije problem za elektromagnetno polje zato što iz eksperimenta znamo da foton nema masu mirovanja. Međutim, kod slabe interakcije su stvari drugačije. Slaba interakcija je kratkodometna što znači da njeni prenosiocu imaju masu. Sa stanovišta teorije polja nije nikakav problem ubaciti masu u jednačine kretanja zato što je vrlo dobro poznato još iz klasične teorije polja kako masa treba da figuriše. Međutim, ubacivanjem mase u jednačine kretanja gubimo simetriju što obesmišljava ceo raniji poduhvat sa „gejdž procedurom“.

Odgovor na temu

tomkeus

Član broj: 40478
Poruke: 503
*.smin.sezampro.yu.

+6 Profil

Re: Gejdž teorije, higsovi bozoni i tako to...

^{09.06.2007. u 15:16 - pre 205 meseci}

Stvar je spasao koncept spontanog narušenja simetrije. On se sastoji u tome da osnovno stanje sistema ne deli istu simetriju kao i dinamika sistema. Ovo zvuči malo besmisleno zato što stanja sistema moraju da imaju istu simetriju kao i dinamika. Međutim, posedovanje neke simetrije znači da su stanja degenerisana, tj. da određenoj energiji sistema odgovara više različitih stanja tog istog sistema. I osnovno stanje sistema će stoga posedovati simetriju dinamike, ali će takođe biti degenerisano, tj. biće više osnovnih stanja. Spontano narušenje simetrije se javlja zato što kada se sistem spusti u osnovno stanje, on između svih raspoloživih osnovnih stanja mora da izabere jedno. Izborom tog osnovnog stanja izgubljena je degeneracija, a samim tim i simetrija.

Feromagnetizam predstavlja stari primer sponatnog narušenja simetrije. U feromagnetnom materijalu sve interakcije između spinova elektrona su rotaciono invarijantne tako da dinamika sistema ima sfernu simetriju,ali u osnovnom stanju, svi spinovi su poravnati duž jednog pravca i smera i daju nenultu magnetizaciju duž tog pravca. Sferna simetrija dinamike znači da taj pravac može biti bilo koji, tj. osnovnih stanja ima onoliko, koliko i pravaca u prostoru, a to je beskonačno. Kada se sistem spusti u osnovno stanje znamo da će feromagnetik imatu jednu određenu magnetizaciju što znači da su spinovi usmereni u pravcu magnetizacije. Time je napravljen izbor između beskonačno mnogo raspoloživih pravaca. Osnovno stanje, očigledno, više ne poseduje sfernu simetriju već samo rotacionu simetriju oko pravca magnetizacije.

Ovde je važna još jedna stvar. Naime, ne narušava samo osnovno stanje, tj. vakuum, simetriju, već i njemu bliska stanja i ovo je bio ključ za uvođenje mase u gejdž teorije. Takođe, primena mehanizma spontanog narušenja simetrije je zahtevala uvođenje još jednog polja na koje će se narušenje zapravo i odnositi. To polje je danas poznato kao higsovo polje, a njegova pobuđenja, tj. kvanti su higsovi bozoni i ono pomoću spontanog narušenja simetrije daje masu česticama. Ovde treba napomenuti da higsovo polje u jednačinama kretanja ne sme da narušava njihove simetrije, jer to nije ono što mi želimo. Nama su te simetrije potrebne zbog interakcija. Ono što je bitno je samo činjenica da vakuum higsovog polja narušava simetriju. Ono ima dve uloge u standardnom modelu elektroslabih interakcija. Prva je davanje mase gejdž bozonima koji prenose slabu interakciju, a druga je davanje mase poljima materije, tj. česticama.

Prva uloga se, dakle, sastoji u tome da pomoću spontanog narušenja simetrije higsovo polje da mase gejdž bozonima slabe interakcije. Ovde se postavlja pitanje, koju simetriju treba narušiti. Pošto želimo da gejdž bozoni dobiju masu, a oni su posledica SU(2) simetrije shvatamo da je u pitanju SU(2) simetrija. Ova simetrija je ključ za izbor vakuuma, a samim tim i za izbor pobuđenja vakuuma higsovog polja, tj. higsovih bozona. Pošto sada higsovi bozoni figurišu jednačinama kretanja, potrebno je izvršiti gejdž proceduru i za higsovo polje. Rezultat toga je da se u jednačinama kretanja pojavljuju mase gejdž polja i interakcije gejdž polja sa higsovim poljem. Ulogu davanja mase poljima materije higsovo polje ostvaruje u jednačinama kretanja na malo komplikovaniji način, preko spontanog narušenja simetrije i Jukava interakcija. Ove interakcije nisu nešto proizvoljno već se mogu javiti na tačno određeni način diktiran od strane simetrija.

Odgovor na temu

tomkeus

Član broj: 40478
Poruke: 503
*.smin.sezampro.yu.

+6 Profil

Re: Gejdž teorije, higsovi bozoni i tako to...

^{09.06.2007. u 15:17 - pre 205 meseci}

Evo malog intuitivnijeg razjašnjenja kako higsovo polje deluje budući da sam se dosta držao „deskriptivne matematike“. Kada pokušamo da promenimo stanje kretanja čestice uskače interakcija sa higsovim poljem i svaka promena kretanja na neki način povećava potencijalnu energiju interakcije čestice sa higsovim poljem. Kako promena stanja kretanja vodi u energetski nepovoljnije stanje, javlja se „restituciona interakcija“ koja pokušava da vrati česticu u pređašnje stanje, kao kod istegnute opruge koju elastična sila pokušava da vrati u neistegnuti položaj. Ova „restituciona interakcija“ ustvari predstavlja otpor koji čestica pruža promeni stanja kretanja i to je ono što je ranije bilo pripisivano masi. Slične primere možemo naći u fizici čvrstog stanja. Ukoliko bismo posmatrali kretanje elektrona kroz kristalnu rešetku pod dejstvom spoljašnjeg električnog polja uočili bismo da on sporije reaguje na spoljašnje polje. To je zato što elektroni koji se kreću unutar kristalne rešetke osećaju i elektromagnetnu interakciju sa drugim elektronima i sa pozitivno naelektrisanim čvorovima kristalne rešetke koja ih usporava. Ako bismo ovaj elektron posmatrali kao slobodan, onda bi on nama delovao znatno masivnije od običnog slobodnog elektrona. Interakcija tog elektrona sa elektromagnetnim poljima unutar rešetke se efektivno ispoljava kao taj višak mase. Na sličan način deluje higsovo polje.

Odgovor na temu

tomkeus

Član broj: 40478
Poruke: 503
*.smin.sezampro.yu.

+6 Profil

Re: Gejdž teorije, higsovi bozoni i tako to...

^{09.06.2007. u 15:18 - pre 205 meseci}

Za sve one koje do sada nisam smorio sledi mala rekapitulacija. Polja materije su u suštini slobodna, ali postoje izvesne simetrije koje priroda inherentno ima i „želi“ da ih održi. Ukoliko kretanje materije rezultuje time da te simetrije budu narušene priroda „interveniše“ da bi ih očuvala i usmerava kretanje materije na taj način da simetrije ostanu očuvane. Ove intervencije su ono što mi vidimo kao interakcije. Inertnost čestica, odnosno masa, je samo posledica interakcije sa higsovim poljem i već sam objasnio kako deluje.

U celoj priči još nisam napomenuo da je i jaka interakcija objašnjena gejdž teorijom koja se zove Kvantna hromodinamika. Kvantna hromodinamika funkcioniše na sličan način kao i teorija elektroslabe interakcije, samo što je njena simetrija SU(3) i povezana je „bojom“ čestica, stoga i naziv hromodinamika (od grčkog „hromos“ za boju). Inače SU(3) grupa ima 8 generatora što je rezultovalo time da se u kvantnoj hromodinamici pojavljuje 8 gejdž bozona. Ti gejdž bozoni su poznati i kao gluoni i oni su prenosnici jake interakcije. Da napomenem, „boja“ nije prava boja koja je povezana sa svetlošću već svojstvo čestica, slično spinu, koje je neki fizičar bez smisla za humor tako nazvao. Ovo svojstvo poseduju samo hadroni (kvarkovi i čestice sastavljene od njih) i samo oni stupaju u jake interakcije, dok na primer i hadroni i leptoni stupaju u slabe interakcije. Leptoni su inače „lagane“ čestice tipa elektrona, miona, raznih neutrina itd. Dakle SU(3), SU(2) i U(1) simetrija daju jaku, slabu i elektromagnetnu interakciju i to tim redom. SU(5) simetrija bi trebalo da daje sve ove tri interakcije ujedinjene u jednu i to je poznato kao Teorija velikog ujedinjenja ili GUT (eng. Grand Unified Theory).

Van svega ovoga stoji gravitacija, ali ne zato što ona ne može da se opiše pomoću gejdž teorija. Naprotiv, teorija gravitacije je istorijski bila prva gejdž teorija. Gravitaciju nije ništa problematičnije kvantovati od bilo kog drugog gejdž polja, ali problemi niču na drugoj strani. Naime, gravitacija je ozloglašena po tome što nije renormalizabilna za razliku od svih ostalih interakcija. To što nije renormalizabilna u prevodu znači da se u računu pojavljuje gomila raznoraznih beskonačnosti kojih je nemoguće rešiti se. Stoga teorijski fizičari u poslednje vreme napadaju ovaj problem raznoraznim modelima poput struna i brana u nadi da će ukrotiti gravitaciju i dobiti renormalizabilnu teoriju.

Što se eksperimenta tiče, standardni model je veoma dobro proveren i odlično se slaže sa eksperimentalnim podacima. Jedino što fali zasad je higsov bozon i fizičari su ubeđeni da će biti otkriven kada proradi akcelerator LHC ove godine. Jedino je problematično što standardni model ima malo više slobodnih parametara nego što je trenutno eksperimentalno moguće izmeriti pa ne postoji mogućnost da se teorijski predvidi masa higsovog bozona što malo otežava potragu.

Odgovor na temu

Shadowed
Vojvodina

Član broj: 649
Poruke: 12851

+4784 Profil

Re: Gejdž teorije, higsovi bozoni i tako to...

^{09.06.2007. u 17:34 - pre 205 meseci}

Ako si ti napisao ovaj tekst - svaka cast. Ako nisi, opet je super sto si nam preneo ovde.

Inace, sve ovo detaljnije (tj. kako su tekla otkrica) moze da se procita u knjizi "Bozija cestica".

Dok sam citao sad ovaj tekst, stekao sam utisak da se u njemu posredno tvrdi da inercijalna i gravitaciona masa nisu jedna ista pojava. Da li mi se samo cini ili je zaista tako?

Nebojsa Milanovic: Što se tiče Trumpa, smatram ga vrhunskim predsednikom i voleo bih da živim u državi na čijem je on čelu.
Nebojsa Milanovic: Rusija ne laže, ne vodi osvajačke ratove
Nebojsa Milanovic: Trump je svetla tačka u USA blatu.

Odgovor na temu

tomkeus

Član broj: 40478
Poruke: 503
*.smin.sezampro.yu.

+6 Profil

Re: Gejdž teorije, higsovi bozoni i tako to...

^{09.06.2007. u 18:15 - pre 205 meseci}

Citat:

Shadowed: Ako si ti napisao ovaj tekst - svaka cast. Ako nisi, opet je super sto si nam preneo ovde.

Inace, sve ovo detaljnije (tj. kako su tekla otkrica) moze da se procita u knjizi "Bozija cestica".

Dok sam citao sad ovaj tekst, stekao sam utisak da se u njemu posredno tvrdi da inercijalna i gravitaciona masa nisu jedna ista pojava. Da li mi se samo cini ili je zaista tako?

Da ja sam ga napisao. Hteo sam samo da odgovorim entropy-ju na pitanje o higsovim bozonima i na kraju su se stvari otele kontroli. Završio sam sa tekstom od 8 strana. Videću ako budem bio dovoljno zaludan u bliskoj budućnosti da ubacim neke ilustracije i primere i da okačim jedan pdf na net.

Što se pitanja u vezi sa masom tiče, nisam to nigde pomenuo, a ako je tekst negde zvučao tako, to mi nije bila namera.

Odgovor na temu