Симметрия элементарных частиц
В нашем обыденном мире симметрией можно назвать то, что заставляет тело оставаться неизменным при каких-либо манипуляциях. Например, человеческую симметрию можно объяснить так: если приложить зеркало посередине человеческого тела, от линии вдоль позвоночника до конца любой из двух рук, то мы увидим, что тело не изменилось. Конечно, человек будет выглядеть не так, как он выглядел всегда (это объясняется тем, что в природе не существует абсолютной симметрии, так как все живые существа неидеальны), но, тем не менее, основные органы и части тела останутся на месте. Руки, нос, обе ноги - все будет на своих местах. Но это мы говорили о внешней симметрии. Внутренние органы человека симметричными назвать никак нельзя. Можно добавить также о зеркальной симметрии (а о ней мы сейчас и говорили), что она не является абсолютной, так как то, что мы видим в зеркале, является не полным клоном исходного предмета. Абсолютной симметрией в математике обладает окружность, или, если угодно, шар в геометрии. Сколько раз их не вращай вокруг себя, они не останутся совершенно неизменны, сохранят свой изначальный вид. Теперь досконально изучили понятие симметрии и готовы идти дальше в физику.
В физике симметрией может обладать плоскость пространства (если отразить все, что мы имеем в этой вселенной и во всем мире в целом, то ничего не изменится), время (несмотря на то, что в обыденной жизни время нельзя повернуть назад, в физике все обстоит иначе) и, самое интересное, заряды частиц. Смотрите, если мы в одни миг изменим абсолютно все заряды элементарных частиц на им противоположные (как мы знаем, в нашей вселенной существуют два разных заряда - это положительный и отрицательный заряды), то в мире ничего в целом и не изменится.
Также в физике есть такое подразделение симметрии, как непрерывная симметрия. Эта симметрия говорит о том, что тот или иной объект можно менять непрерывно, и он останется тем же. Примеры существуют в квантовой механике. Познакомьтесь поближе с этой отраслью и физики, и вы узнаете об этих примерах сами, а пока что многое из сказанного может быть непонятным для вас.
В физике находится огромное количество различных симметрий, что ограничивает построение единой теории симметрии. Возьмем к примеру интересное свойство кварков (один из видов элементарных частиц). Оказалось, что кварки, при "создании" волновой функции, а затем и адронов, обладают зеркальной симметрией, и, когда, они принимали другое положение, функция сходила на нет, так как они поворачивались друг к другу другими сторонами. Такое толкование очень упрощено, на деле вес обстоит гораздо сложнее, но такая трактовка даст вам понять, каким образом симметрия влияет на такую отрасль физики как изучение элементарных частиц.
Современная теория об элементарных частицах является просто иной трактовкой теорией симметрии. Уже давно является доказанным тот факт, что стандартная модель в данной теории основана на трех различных группировках симметрии. Что это значит? Вся теория элементарных частиц в целом должна четко соответствовать теории симметрий. То есть любое заключение данной теории должно вписывать в законы временной симметрии, пространственной симметрии и симметрии замены частицы на ее антипод (это о зарядах).
Симметрии могут быть даже неточными. Достаточно интересно, когда какая-либо симметрия немного нарушается. Как аналогию можно рассматривать человеческое тело, симметрия которого, как уже говорилось, не является абсолютной. К примеру, один глаз может находиться немного дальше другого и тому подобное. В физике элементарных частиц тоже существует похожая ситуация. Со временем оказалось, что слабые взаимодействия элементарных частиц не удовлетворяют всем условиям симметрии времени, пространства и частиц-античастиц (в физике это сочетание трех данных элементов называют ЦПТ). Из-за этого случая была принята комбинированная симметрия, которая допускает такие "погрешности".
В целом физика - наука теории, то есть в ней сначала открытие совершают научным языком, тем самым предсказывая открытие на Большом Адронном Коллайдере тех или иных частиц, а только затем эти частицы открывают. Да, физика идет гораздо дальше развития всех новых научных изобретений и ухищрений, многие частицы, о которых говорят, так, будто они были открыты уже очень давно, в действительности не были замечены. Но не спешите критиковать ученых. Напомню вам, что черные дыры были открыты задолго до доказательства их существования. Так что не бойтесь забегать вперед и предполагать появление каких-то новых частиц и объектов еще до их открытия. Помните, что наука полна неожиданностей и всегда ждет вас с распростертыми объятиями.
Загрузка ...
