|
Оглавление
Из введения
Эта книга посвящена
памяти нашего Учителя
Николая Николаевича Боголюбова,
столетие со дня рождения которого отмечалось
физиками и математиками в 2009 году
Физика высоких энергий – передовое направление современной науки, конечной целью которого является открытие наиболее фундаментальных законов микромира, управляющих эволюцией материи во Вселенной, начиная с момента ее рождения при Большом взрыве. Физика высоких энергий встречает XXI век реализацией гигантского проекта Большого адронного коллайдера (БАК). Этот уникальный, не имеющий себе равных по масштабам и сложности, научный проект, который находится сейчас в процессе реализации международным сообществом физиков из более чем 40 стран на базе европейской организации ядерных исследований, базирующейся в Женеве, направлен на решение краеугольных проблем современной субъядерной физики. Среди намеченных первоочередных задач проекта следует отметить проблему описания механизма генерации масс элементарных частиц, проверку зеркальной симметрии между материей и антиматерией и дискретных симметрий, связанных с обращением времени (T) и комбинированной четности (CP), а также поиск принципиально новых семейств частиц – так называемых суперпартнеров известных элементарных частиц, которые были предсказаны теоретически на основе симметрии между бозонами и фермионами. К другим важным проблемам можно отнести поиск путей объединения всех фундаментальных сил природы, включая гравитацию, а также попытку заглянуть за пределы эмпирического четырехмерного пространства-времени с надеждой найти прямые или косвенные указания на возможное существование дополнительных пространственных размерностей. В основе нашего понимания физики элементарных частиц лежит квантовая теория поля, т.е. квантово-механическая теория локальных полей. Стандартная модель (СМ), позволившая на базе представлений о калибровочных полях и принципов квантовой теории поля, объединив все достигнутые на сегодня знания и экспериментальные факты об элементарных частицах и их фундаментальных составляющих, дать единым образом последовательное описание трех основных взаимодействий в микромире: сильного, электромагнитного и слабого, – явилась поистине наивысшим достижением научной мысли конца XX века. Взятая вместе с классической теорией гравитации Ньютона–Эйнштейна, СМ имеет беспрецедентный диапазон предсказательной силы: от 10–16 см на малых расстояниях в микромире до $1028 см в масштабах Вселенной в целом. Здесь важно подчеркнуть, что физика на предельно больших и предельно малых масштабах расстояний не является двумя противоположными полюсами наших знаний о природе. СМ крайне успешна и очень хорошо проверена. Сотни экспериментов, проведенные, в основном, на ускорителях элементарных частиц, позволили проникнуть в структуру материи на расстояния до 10–16 см (миллиардные доли миллиардных долей метра). И во всех этих экспериментах теория – Стандартная модель – зарекомендовала себя очень хорошо. Точность экспериментальной проверки СМ необычайно высока. Более того, нет никаких оснований полагать, что общая концептуальная модель – квантовая теория поля – не работает вплоть до масштабов, соизмеримых с длиной Планка (где начинают проявляться квантовые эффекты гравитации), которая по порядку величины равна 10–33 см. История развития фундаментальной физики убеждает: физика микромира и физика макромира тесно связаны между собой, как тесно связаны между собой объединенные глубоким внутренним единством физика частиц, астрофизика и космология. СМ, описывающая сильные и электрослабые взаимодействия элементарных частиц, основана на нескольких основных принципах – перенормируемости, калибровочной инвариантности и спонтанном нарушении калибровочной симметрии. Принцип спонтанного нарушения симметрии играет важнейшую роль во многих областях фундаментальной физики, в частности при построении микроскопических теорий сверхтекучести и сверхпроводимости. Принцип перенормируемости, часто рассматриваемый как что-то вне пределов экспериментальной проверки, является одним из наиболее важных, если не самым важным принципом локальной квантовой теории поля. При построении квантовой хромодинамики – современной теории сильных взаимодействий – ключевыми вехами являлись: Гипотеза кварков – гипотетических частиц с полуцелым спином, из которых состоят все наблюдаемые адроны, предложенная независимо М.Гелл-Манном и Дж.Цвейгом. Гипотеза о цветных кварках и новом квантовом числе "цвет", на которое впервые указали Н.Н.Боголюбов, Б.В.Струминский и А.Н.Тавхелидзе, а также М.Хан, Й.Намбу и Й.Миямоту. Релятивистски инвариантное квантование полей Янга–Миллса, впервые предложенное Л.Д.Фаддеевым и В.Н.Поповым. Обобщение А.А.Славновым тождеств Уорда на случай полей Янга–Миллса. Свойство асимптотической свободы неабелевых калибровочных полей, позволяющее объяснить, в частности, масштабно-инвариантное поведение сечений глубоконеупругих процессов, открытое Д.Гроссом, Ф.Вильчеком и, независимо, Н.Политзером... Об авторах
Академик РАН, директор Института ядерных исследований РАН, академик-секретарь
Отделения физических наук РАН. Специалист в области квантовой теории поля
и физики высоких энергий. Автор свыше 200 научных работ. Лауреат Ленинской
премии и Государственной премии РФ в области науки.
Физик-теоретик, доктор физико-математических наук. Главный научный
сотрудник Института ядерных исследований РАН. Специалист в области
квантовой теории поля и физики высоких энергий. Автор свыше 100 научных работ.
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||