Фемптографія-3

Гаразд, їдемо далі. Давайте порозбираємось у фундаментальних проблемах. Буде багато незнайомих слів — всіх посилаю на фізфак, ну чи що, хоч до Gemini якогось, якщо неясно.

Заходимо здалеку. Люди потроху повивчали фундаментальні взаємодії. Зараз будемо говорити про сильну. Є частинки цеглини-ферміони і є носії-бозони. Математично, в лагранжиані це відповідно спінорні поля та векторні калібровочні поля. І, звісно, взаємодія з Хіґґсом. Далі є варіація дії, яка з одного симпатичного лагранжиану виводить всі рівняння руху. І закони збереження теж.

І знаєте в чьом прикол? Над яким ми вже дуже довго ламаємо собі голову? Така структура, яку я описав вище, — вона як у сильної взаємодії, так і в електрослабкої! Дуже схожі лагранжиани в них. ОСЬ ТАК, ВЗАЄМОДІЯ ТУПО ОДНАКОВА! Різниця тільки в симетріях, притаманних полям. Симетрії вирішують все. Симетрія U(1), притаманна електромагнітній взаємодії — поля абелеві, взаємодія лінійна. Симетрія SU(2) — неабелеві*, нелінійна. SU(3), притаманна сильній взаємодії, — також неабелеві, нелінійна взаємодія. В електрослабкій взаємодії симетрія U(1) × SU(2), і в результаті вона також нелінійна. Бозони також взаємодіють між собою. В т.ч. фотон з W та Z бозонами. Ну короч. Досить вигороджувати сильну взаємодію. Вона така, як всі!

Але є одна дуже суттєва відмінність. Це, звісно, той самий конфаймент. Потенціал дуже-швидко-спадний з відстаню в електрослабкої взаємодії і - лінійно зростаючий в сильної. Ну і далі по тексту +- ок. І реальна проблема виглядає так: конфаймент дозволяє сильній взаємодії зліплювати стабільні і відносно стабільні нуклони і мезони. В цьому беруть участь три або два кварки. Та от тільки квантовою теорією поля (КТП) дійсно не вдається поки вивести властивості цих складених частинок із властивостей елементарних (кварків). Та це тому, що КТП насправді виростили для потреб опису процесів розсіяння одних часток на інших. А от складні системи (а протон, без сумніву, вже така система) вона кепсько описує. Ну нічого, треба копати далі. Всякі ефективні теорії поля, всякі ктп на ґратці і т.д. Тож дійсно, EIC буде пробувати саме оцю область знань — як із елементарного якимись ясними (бажано ще й простими) правилами вивести організацію складнішого.

Ну і давайте вже про розпад протона. Та бля. Не повинен він розпадатись! Його розпад або нерозпад відображає лише присутність чи відсутність закону збереження баріонного числа. Закони збереження, як ви вже знаєте, випливають із математичних симетрій лагранжиану. Це дуже фундаментальне питання. І воно трохи out of scope того, що я описав вище. Свідчити про незбереження цього числа може, наприклад, подвійний безнейтринний бета-розпад. Може, ще якісь процеси, в яких лептони зав'язані. Адже тоді повинно зберігатись число баріонів мінус число лептонів у всіх взаємодіях. Та таких процесів не знаходять, не бачать. А в Стандартній моделі, яка рулить у всьому, крім нейтрино, нічого такого не має і не може бути. Лагранжиан не той.

"найбільш мейнстрімні поточні Теорії Великого Об’єднання" — то на смітник можна сміливо викидати. Не буде такої теорії, скоріш за все. Та й не всі вони обіцяють розпад протона.

Та й інші там дрібниці. Оце про "перетворення" частинок в кінці статті. Та воно вже існує, друже! На цьому вся КТП тримається. Розпад нейтрона, наприклад. В ньому W-бозон (носій СЛАБКОЇ взаємодії) змінює аромат одного з кварків. МАГІЯ ПЕРЕТВОРЕННЯ!

Ну і під кінець. Тільки не смійтесь і не плачте, але, облдержаміністрації (та й облради теж) таки фінансували ноуки в Україні, у вигляді премій ноуковцям. Дуже трошки. До війни. Мені навіть одного разу перепало пару тищ) Це було в 2021 році. І оскільки я займаюсь фундаментальною наукою, то виходить, що ЛОДА фінансувала нашу фундаментальну ноуку. Живіть тепер з цим як хочете)

Так шо, друзі, пана Швеця наукового читайте, але одразу з томиком Ландавфшиця, ой, тобто, Вайнберга, щоб зразу вгасити, якшошо.

Ну що, треба розбирати ще в деталях наукову програму EIC і чим вона важлива і класна? Тільки скажу зразу, я в цих ваших Color Glass Condensate зовсім не розбираюсь :-(

*тобто не можна міняти польові множники місцями при обчисленні інфінітизамльних варіацій. Не питайте, я на це кращі роки свого життя віддав, замість наркотиків та рокенролу.