Фундаментальные взаимодействия. В физике элементарных частиц рассматривается три вида взаимодей­ствий: сильные, электромагнитные и слабые

В физике элементарных частиц рассматривается три вида взаимодей­ствий: сильные, электромагнитные и слабые. Теория сильных взаимодей­ствий основана на квантовой хромодинамике и описывает взаимодействия кварков внутри адронов. Электромагнитные и слабые взаимодействия объ­единяются в единую схему электрослабой теории. Эти взаимодействия ха­рактеризуются безразмерными константами взаимодействия: α = e²/ ћc, α_w = g_w²/ ћc, α_Z = g_Z²/ ћc. Фактически еще в 50-х годах было осознано, что α = e²/ ћc ≈ 1/137 является константой лишь при нулевом (точнее, очень малом) квадрате передаваемого в рассматриваемом процессе взаимодействия (реакции) импульса q². Фактически, из-за явления поляри­зации вакуума величина α растет с ростом q² и при больших, но конеч­ных q², может даже обратиться в бесконечность (полюс Ландау - Померанчука). Тогда это рассматривалось как внутренняя противоречивость КЭД. После создания КХД выяснилось, что α_s(q²), в противоположность α(q²), стремится к нулю при q²→∞, что составляет суть явления так называемой асимптотической свободы. Асимптотическая свобода приводит к тому, что процессы взаимодействия глюонов и кварков на малых расстояниях (боль­шие q²!), хорошо описываются теорией возмущений, как и электромагнит­ные взаимодействия. Оборотной стороной асимптотической свободы явля­ется конфайнмент, т.е. рост взаимодействия кварков и глюонов на больших. расстояниях. Трудности теоретического описания конфайнмента (удержа­ния кварков) связаны именно с неприменимостью теории возмущений на больших (порядка размеров адронов) расстояниях. Константы слабого вза­имодействия α_w, α_z также меняются с передаваемым импульсом - при росте q² - от нуля до q² ~ 100 GeV² они возрастают (экспериментально!) на 1%. Таким образом, современная теория имеет дело с так называемыми «бегущими» константами связи. В этом смысле, старый вопрос о ве­личине электрического заряда, как фундаментальной константы Природы, фактически, утратил смысл - заряд не константа, а функция характерного расстояния, на котором рассматривается взаимодействие частиц. Если те­оретически проэкстраполировать движение всех констант связи в сторону больших q², то оказывается, что имеется тенденция к пересечению соот­ветствующих зависимостей в одной точке при q² ~ 10¹⁵ - 10¹⁶ GeV², где

α ~ α_s ~ α_w ~ (8/3)(1/137) ~ 1/40. Это приводит к надеждам на то, что при таких больших q² существует единая теория электрослабого и сильного взаимодействия.