25. ВЕЛИКИЙ СИНТЕЗ

Сочетания слов «великий синтез» или «великое объединение», несмотря на свою пышность, представляют собой не выражение восторга, а физические термины. Они относятся к теоретическим моделям, в которых объединяются слабые, электромагнитные и сильные взаимодействия. Такое объединение оказывается возможным, поскольку эффективные константы этих взаимодействий, зависящие в силу поляризации вакуума от переданного импульса, обнаруживают тенденцию к сближению по мере роста переданного импульса. Согласно идее великого объединения на малых расстояниях все три взаимодействия характеризуются одной константой. связи. Модели великого синтеза дают объяснение того, почему кварки имеют дробные заряды, предсказывают значение , что особенно интересно, предсказывают качественно новое явление: нестабильность протона. В основном мы будем обсуждать модель, основанную на -симметрии.

Три поколения фермионов

По-видимому, наиболее последовательно было бы поместить все лептоны и кварки в один фундаментальный мультиплет некоторой группы, прокалибровать соответствующую симметрию, а затем ее спонтанно нарушать. Однако на этом пути мы сразу же сталкиваемся с такими необозримыми мультиплетами промежуточных и хиггсовых бозонов, что опускаются руки. Первым шагом на этом пути является объединение на основе -симметрии.

В -модели все известные фермионы подразделяются на три поколения. Схема строится сначала для первого поколения, а последующие включаются, в нее аналогичным образом. В каждом поколении 15 фермиоиных состояний. Рассмотрим более подробно первое поколение. Оно содержит три дублета левых кварков и шесть синглетов правых кварков:

( -цветовые индексы), левый лептонный дублет и правый лептонный синглет:

(Правое нейтрино изгнано, поскольку эта частица не участвует даже в слабых взаимодействиях.) Второе поколение содержит . Все частицы, кроме нейтрино , из поколения в поколение становятся все более тяжелыми.

Иногда верхние кварки называют ано-кварками и обозначают а или а, а нижние кварки называют като-кварками и обозначают х или с (напомним, что по-гречески — верх, а - низ). В этих обозначениях состав поколения следующий:

Вместо правых частиц, удобно рассматривать СР-сопряженные ним левые античастицы. Тогда 15 частиц поколения — все левые:

(Здесь по-прежнему - цветовые индексы). Следует подчеркнуть, что является античастицей не по отношению к а по отношению к аналогичное замечание относится к и (тильда у них короткая и не распространяется на индекс обозначает С-сопряжение).