Константы связи − величины, характеризующие силы взаимодействия
частиц или полей. Константы связи, определяют интенсивность тех преобразований,
которые вызываются элементарными амплитудами. Эти константы обычно выбираются
безразмерными и обозначаются через αe, αw, αs.
В элементарные амплитуды непосредственно входят квадратные корни из этих
величин:
(αe)1/2 − в элементарную амплитуду электромагнитного
взаимодействия;
(αw)1/2 − в элементарную амплитуду слабого взаимодействия;
(αs)1/2 − в элементарную амплитуду сильного взаимодействия.
Константой электромагнитного взаимодействия является квадрат
электрического заряда электрона, обезразмеренный с помощью мировой постоянной
ћc:
αe = e2/ћc = 1/137.
Другие константы не имеют такой связи с известными физическими величинами
и являются принципиально новыми физическими константами.
В Стандартной модели значения констант зависят от масштаба относительных
расстояний, на которых происходят процессы взаимодействия. Константы αe
и αw в широкой области энергий имеют значения:
αe = 1/137 = 0.0073,
αw = 0.03-0.04.
Константа сильного взаимодействия αs в области расстояний ≈1 Фм имеет порядок единицы. Эта особенность сильного взаимодействия получила специальное название непертурбативного режима сильного взаимодействия. С уменьшением относительных расстояний константа сильного взаимодействия заметно уменьшается. На расстояниях масштаба 0.1 и 0.001 фм эта константа имеет соответственно следующие значения
αs(0.1 фм) ≈ 0.31,
αs(0.001 фм) ≈ 0.105.
Фермиевская константа GF = 1.4·10-49 эрг·см3 связана с константой слабого взаимодействия αw заряженных токов следующим соотношением:
где Mw – масса W-бозона.
Константы электромагнитного и слабого взаимодействий αe, αw также зависят от энергии. Значения αs , αe и αw при некоторых энергиях приведены в таблице.
Таблица. Значения констант взаимодействий αs , αe , при некоторых энергиях
Энергия, ГэВ | αs | αe | αw |
0.01 | 10 | 1/137 | 1/26 |
0.1 | 1 | 1/135 | 1/27 |
1 | 0.40 | 1/133 | 1/28 |
100 | 0.12 | 1/128 | 1/30 |
Уменьшение αs с ростом энергии – следствие
антиэкранировки сильного (цветового) заряда, приводящей к асимптотической
свободе. Антиэкранировка также имеет место и для слабого заряда и уменьшает
αw c ростом энергии. Для αe из-за экранировки имеет
место рост константы с энергией. Наиболее сильно изменяется с энергией константа
сильного взаимодействия.
Константы трех фундаментальных взаимодействий, сильно различающиеся
при низких энергиях, с ростом энергии сближаются и, в конце концов, сходятся
при энергиях 1015-1016 ГэВ практически к одному для
всех взаимодействий значению
αGU ≈ 1/40.
На этом основана надежда создать теорию, объединяющую сильное, электромагнитное и слабое взаимодействия. Концепцию объединения этих трёх взаимодействий называют Великим Oбъединением - Grand Unification (GU).
См. также