Treść książki
Przejdź do opcji czytnikaPrzejdź do nawigacjiPrzejdź do informacjiPrzejdź do stopki
1030Klasyfikacjacząstek:fermionyibozony
13
itd.);rodzisięzatempytanie,dlaczegoteparametryprzyjmujątakiewartości,anie
inne.Niewiemy,jakiejestźródłopochodzeniatychparametrów,nierozumiemyteż,
dlaczegoistniejeakuratsześćzapachówkwarkówisześćzapachówleptonów.Wydaje
się,żewyjaśnienieniektórychważnychcechWszechświata—np.nciemnejmaterii”
lubdużejasymetriimiędzymateriąiantymaterią—będziewymagaćodwołaniasiędo
nowej,nieznanejobecniefizyki,wykraczającejpozamodelstandardowy(dyskutujemy
towrozdziałach9i10).Zdrugiejstronyjestniemalpewne,żejeśliwprzyszłości
powstanienowa,bardziejkompletnateoriacząstekelementarnych,tomodeltenbędzie
stanowiłjejintegralnączęść.
1030
Klasyfikacjacząstek:fermionyibozony
Cząstkifundamentalnemożnapodzielićnadwiekategorie:cząstkizespinempołówko-
wym(1
2-
h73
2-
h7...),którenazywamyfermionami,ponieważpodlegająstatystyceFermie-
go–Diraca,orazcząstkiospiniecałkowitym(07-
h72-
h7...),którepodlegająstatystyce
Bosego–Einsteinainazywająsiębozonami.
Statystyka,jakiejpodlegacząstka,wiążesięzsymetriąfunkcjifalowejwopisującej
zbióridentycznychcząstekdanegotypu,względemzamianywspółrzędnychdowolnej
parycząstek,powiedzmy1i2.Oczywistejest,żezamiana1↔2niemożezmienićwar-
tości|w|2,ponieważcząstkisąnierozróżnialne.Zatemprzyzamianiecząstekmożemy
miećw→±w.Istniejeniezwykleważnetwierdzenie,tzw.twierdzenieozwiązkuspinu
zestatystyką,będąceświętązasadąwkwantowejteoriipola,któregłosi,conastępuje:
przyzamianieidentycznychbozonóww→+w;funkcjawjestsymetryczna
przyzamianieidentycznychfermionóww→1w;funkcjawjestantysymetryczna
Jakoilustracjęzastosowaniatejregułyrozważmymożliwośćumieszczeniadwóchfer-
mionówwtymsamymstaniekwantowym.Jednaktakafunkcjafalowaniezmienisię
wprzypadkuzamianycząstek,jestbowiemsymetrycznawzględemtakiejzamiany.Kłó-
ciłobysiętojednakzpowyższąregułą,zgodniezktórąfunkcjafalowamusizmieniać
znakprzyzamianiecząstek.ProwadzitodosłynnegozakazuPauliego:niemożliwejest,
abydanystankwantowybyłobsadzonyprzezwięcejniżjedenfermion.Zdrugiejstrony
niemaograniczeńnaliczbębozonówwtymsamymstaniekwantowym;przykładem
takiejsytuacjijestlaser.
Jednazciekawychmożliwościrozszerzeniamodelustandardowegoopierasięna
pojęciusupersymetrii,któraprzewiduje,żeprzywysokichenergiach,rzędu1TeV
=1012eV,powinnaistniećsymetriamiędzyfermionamiibozonami.Zkażdymfer-
mionempowinienbyćstowarzyszonybozoniviceversa.Uzasadnienietegopostulatu
idoświadczalneograniczenianaistnieniecząsteksupersymetrycznychpodamywroz-
dziale9.
