Взаимодействие как обмен квантами соответствующего поля

Современные представления о взаимодействии частиц начали формироваться еще во времена Фарадея и Максвелла, которые ввели в физику понятие поля и решительно встали на точку зрения близкодействия, т.е. передачи взаимодействия между телами от точки к точке через окружающее тела поле. В настоящее время концепция взаимодействия через поле является общепринятой и теория взаимодействий частиц носит название релятивистской квантовой теории поля (РКТП). По сравнению с эпохой Максвелла добавилось понимание того, что только квантовая теория вместе с теорией относительности способна описать взаимодействие элементарных частиц. Сами поля рассматриваются в квантовой теории как совокупность квантов этих полей (фотон - квант электромагнитного поля и т.д.). Схема всех взаимодействий одинакова: каждый тип взаимодействий имеет свой носитель (или носители), при этом любое взаимодействие

Рис. 2

Реальный процесс взаимодействия, скажем, двух электронов друг с другом (процесс рассеяния электрона на электроне е~е~-»е~е~, обусловленный ЭМВ) может быть тогда изображен графически в виде диаграммы Фейнмана между перечисленными выше фундаментальными частицами сводится к совокупности элементарных актов испускания или поглощения этой фундаментальной частицей соответствующего кванта поля (рис. 2). \~O~V

Эта диаграмма как раз соответствует тому, что один из электронов испускает, а другой поглощает квант электромагнитного поля - фотон. Таким образом, процесс взаимодействия сводится к обмену квантами соответствующих полей. Конечно, представленная диаграмма не единственная, описывающая процесс взаимодействия электронов друг с другом. Можно построить бесчисленное множество диаграмм, имеющих четыре заданных внешних «хвоста», изображающих начальные и конечные электроны Однако вся современная РКТП основана на представлении о том, что вклад в наблюдаемые величины диаграмм с большим числом вершин мал (этот вклад пропорционален константе взаимодействия в степени, равной числу вершин, а константы всех взаимодействий малы по сравнению с единицей). Кварки, входящие в состав протона, нейтрона и других адронов, сильно взаимодействуют друг с другом путем обмена глюонами. Это СВ приводит к тому, что кварки оказываются связанными внутри адрона. Квантами СлВ являются промежуточные бозоны WT и Z°. На рис. 2 приведены диаграммы типичных процессов СлВ, обусловленные обменом промежуточными бозонами W" и Z .