Физики-теоретики пытаются представить себе минимальную протяженность, минимальные масштабы пространства, для которых еще остаются в силе известные нам законы природы. Есть целый ряд серьезных доводов за то, что такая фундаментальная длина действительно существует. Проводятся эксперименты, которые, быть может, позволят произнести твердое «да» и ответят одновременно на вопрос «сколько», укажут расстояния, на которых наша физика уже «не работает». Если такое случится, то это будет предвестником революции в физике, революции таких же масштабов, как создание теории относительности или квантовой механики.
Ниже печатается с сокращениями статья профессора Д. А. Киржница «Проблема элементарной длины», опубликованная в декабре прошлого года в журнале «Природа».
Развитие наших представлений об окружающем мире происходит далеко не равномерным образом. Относительно спокойные эпохи накопления и систематизации фактов сменяются бурными периодами, когда наука критически пересматривает свой фундамент. Именно тогда рождаются новые теории, радикально изменяющие нашу картину мира. Таким был переход от плоской к шарообразной модели Земли. Такой была смена представлений о механическом движении - от физики Аристотеля, считавшего силу причиной самого движения (а не ускорения), к ньютоновской механике и далее к теории относительности и квантовой механике.
По многим причинам переход к новым представлениям никогда не бывает безболезненным. Современник с трудом воспринимает новые идеи еще и потому, что они, как ему нередко кажется, обесценивают прежние завоевания науки. Однако в действительности дело сводится не к отрицанию старых представлений - если, конечно, они были подлинно научными, а лишь к ограничению области их применимости. Всегда остается круг явлений, которые можно (и нужно) описывать по-старому. Без ущерба для своего прямого дела чертежник может не знать о шарообразности Земли, а инженер-строитель - о существовании квантовой механики или теории относительности.
Границы области применимости старых представлений определяются особой величиной, которая появляется в науке вместе с новой теорией. Для модели шарообразной Земли - это ее радиус R ~ 6 – 10^8 см. Для специальной теории относительности - скорость света в пустоте с = 310^10 см/сек.; для квантовой механики - постоянная Планка h~10^-27 эрг. сек. Кривизной поверхности Земли, «релятивистскими или квантово-механическими эффектами можно пренебречь, если соответственно размеры участка земной поверхности малы по сравнению с R, скорость тела мала по сравнению с c, величина действия (произведение импульса на длину или энергии на время) велика по сравнению с h.
Имеются определенные основания полагать, что представления, лежащие в основе современной теории строения вещества на ее самом глубинном уровне - уровне элементарных частиц, претерпят в относительно недалеком будущем существенные изменения. Если это ожидание оправдывается в науке, скорее всего появится еще одна величина того же типа, что и перечисленные выше. Ее называют фундаментальной (элементарной) длиной и обозначают символом L.
Старыми представлениями (так мы будем именовать нынешние наши представления о строении вещества, о взаимосвязи его физических характеристик, о законах природы) можно будет продолжать пользоваться лишь до тех пор, пока характерные для рассматриваемого явления размеры х велики по сравнению с L, а интервалы времени t - по сравнению с L/c, то есть с таким временем, какое нужно свету, чтобы пройти расстояние L. С учетом квантово-механического соотношения неопределенностей наши старые представления станут недействительными, если характерный импульс Р велик по сравнению с величиной H/L, а характерная энергия Е - по сравнению с hc/L. Таким образом, речь идет о возникновении в будущей теории элементарных частиц нового подхода к явлениям, протекающим в области малых масштабов пространства и времени, иди, иначе говоря, в области высоких энергий.
Фундаментальная длина - понятие пока сугубо гипотетическое. Большинство специалистов предпочитает о ней вообще не думать до тех пор, пока существующие представления не окажутся явным образом скомпрометированными. Впрочем, и «деловым» людям приходится время от времени говорить о возможном несовершенстве наших фундаментальных представлений. Обычно это происходит тогда, когда физика элементарных частиц сталкивается с неожиданными или труднообъяснимыми фактами. Так, например, было несколько лет назад, когда открытие распада долгоживущего нейтрального К-мезо-на на два л-мезона продемонстрировало не сохранение комбинированной четности.
Можно добавить, что некоторые аспекты проблемы фундаментальной длины находят в последние годы свое отражение в программе экспериментальных исследований по физике элементарных частиц.
Есть немало энтузиастов, которые занимаются этой проблемой, не дожидаясь появления прямых экспериментальных свидетельств в пользу несовершенства наших фундаментальных представлений. В основе деятельности этих людей лежит убеждение, что аргументы такого рода можно найти уже внутри самой существующей теории элементарных частиц.
Над проблемой фундаментальной длины работал в последние годы жизни Игорь Евгеньевич Тамм. Автору этих строк довелось часто обсуждать с ним многие относящиеся к этой проблеме вопросы. Хочется надеяться, что приводимые ниже соображения не показались бы Игорю Евгеньевичу очень далекими от той точки зрения, которой придерживался он сам.
ФУНДАМЕНТАЛЬНАЯ ДЛИНА;
АРГУМЕНТАЦИЯ
Накануне создания специальной теории относительности и квантовой теории физика столкнулась с реальными трудностями и противоречиями. В рамках существовавших тогда представлений оказалось невозможным разрешить вопросы, связанные с проблемой эфира, найти разумное выражение для энергии излучения абсолютно черного тела, понять причину устойчивости атома Резерфорда. Единственный выход из этих трудностей состоял в изменении самого фундамента тогдашней картины мира.
Совсем иная ситуация сложилась сегодня в физике элементарных частиц. Имеется большое число опытных факторов и закономерностей, объяснить которые существующая теория не в состоянии. Однако реальных (то есть неустранимых ссылкой на несовершенство теории или неточность эксперимента) противоречий между теорией и опытом нет.
Во всех тех относительно редких случаях, когда из достаточно обоснованной теории следует количественный результат, он находится в разумном согласии с опытом. Особенно поражают в этом смысле успехи квантовой электродинамики, выводы которой согласуются с экспериментом с огромной точностью.
Поэтому на первый взгляд кажется, что физика элементарных частиц еще далека от новой кризисной ситуации, и, что лежащие в ее основе представления еще не имеют сколько-нибудь обозримой границы. Соответственно проблема фундаментальной длины представляется преждевременной и надуманной.
Однако эту точку зрения можно оспаривать. Начнем с того, что физические теории прошлого - такие, как ньютоновская механика или классическая статистика, - были построены на безукоризненном фундаменте. Необходимость их ревизии была связана не с несовершенством этих теорий самих по себе, а с относительной узостью области их применимости. Между тем фундамент современной теории элементарных частиц далеко не безупречен и оставляет чувство серьезной неудовлетворенности.
Этот фундамент сводится в конечном счете к трем основным постулатам, которые в той или иной форме обязательно используются во всех теоретических построениях:
а) релятивистский постулат;
б) квантово-механический постулат;
в) постулат микроскопической причинности.
Первые два постулата означают перенесение в теорию элементарных частиц двух великих завоеваний физики XX века - специальной теории относительности и квантовой механики. Третий постулат заимствован из классической физики. Этот постулат имеет следующую формулировку любое точечное (происходящее в определенной точке пространства и в определенный момент времени) событие может оказывать влияние только на те точечные же события, которые происходят в более поздний момент времени. В частности, постулат в запрещает распространение сигнала со скоростью, большей с. Дело в том, что, согласно теории относительности, временная последовательность событий, связанных сверхсветовым сигналом, не абсолютна. Поэтому всегда нашлась бы система отсчета, в которой влияние, осуществляемое сверхсветовым сигналом, пойдет назад во времени.
Недопустимость влияния на уже прошедшие события видна хотя бы из следующего мысленного примера. Представим себе устройство, состоящее из заэкранированных друг от друга излучателя импульсов и мины, взрыватель которой настроен на те же импульсы. Испущенный излучателем сигнал отражается от внешних препятствий и возвращается обратно, взрывая мину, а вместе с ней и излучатель. Нарушению постулата в отвечал бы такой фантастический случай, когда сигнал возвращается обратно раньше, чем он был испущен. В результате излучатель оказался бы уничтоженным прежде, чем он испустил сигнал, явившийся в конечном счете причиной его гибели. Нарушение принципа причинности налицо.
Постулат в, безусловно, подтверждается всей человеческой практикой и макроскопическим экспериментом. Однако в приведенную выше его формулировку входит понятие точечного события («микроскопическая причинность»). Реально осуществить такое событие можно только в классической физике, а в релятивистской квантовой области это не более чем математическая абстракция. Постулаты, а, и б решительно несовместимы с понятием физического точечного события.
Дело в том, что в силу соотношений неопределенностей попытка строгой пространственной локализации частицы неизбежно приводит к неограниченному росту ее импульса, а следовательно и энергии; к тому же результату ведет попытка временной локализации. В этих условиях вблизи локализуемой частицы начнет рождаться неограниченное число новых частиц. Ясно, что надежда локализовать частицу будет похоронена в образовавшейся «каше». Количественное рассмотрение показывает, что частицу с энергией Е можно локализовать в пространстве и во времени с точностью, не превышающей соответственно величин hc/E, и h/E.
Невозможность строгой локализации частицы одновременно означает безнадежность попыток реализовать точечное событие. Ведь под событием в мире элементарных частиц нужно понимать, какой-то акт взаимодействия между ними. Очевидно, что этот акт неизбежно «размазан» в пространстве и во времени.
Таким образом, в нашей системе постулатов имеется определенное внутреннее несоответствие формулировка этих постулатов находится в разладе с вытекающими из них физическими следствиями. Хотя этот дефект и не носит характера логического противоречия, он достаточно серьезен.
Можно напомнить, что при создании квантовой механики и специальной теории относительности решающую роль сыграло безжалостное изгнание понятий, которые нельзя реализовать физически. В квантовой механике это было понятие траектории, в теории относительности - понятие абсолютной одновременности. Естественно думать, что этот, как его иногда называют, принцип «интеллектуального аскетизма» сохранит свою силу и при создании будущей теории элементарных частиц, приведя к исключению из нее понятия точечного события.
Обсуждаемое несоответствие относится, очевидно, к области малых масштабов пространства и времени. Это, и служит одним из аргументов в пользу точки зрения, что наши представления в этой области еще не сформировались и, что появления понятия фундаментальной длины избежать нельзя.
Следующий аргумент связан еще с одной характерной особенностью сегодняшней ситуации. Физические теории прошлого всегда приводили в области своей применимости к однозначным и разумным конкретным результатам. Между тем существующая теория элементарных частиц нередко ведет к бессмысленному бесконечному ответу.
Формально дело сводится к тому, что физические величины оказываются выраженными через интегралы по энергии, расходящиеся (то есть обращающиеся в бесконечность) на верхнем пределе. Физически это означает, что по, каким-то причинам существующая теория сильно преувеличивает взаимодействие частиц в области высоких энергий. Только в некоторых случаях от таких «расходимостей» можно избавиться с помощью физически осмысленной процедуры перенормировки. Однако даже и в этих случаях трудности, возможно, остаются, приобретая более утонченную форму.
Возникает вопрос, а не служат ли расходимости таким же сигналом о несовершенстве наших фундаментальных представлений, как, например, бесконечная величина полной энергии черного излучения, приведшая Планка к гипотезе световых квантов? Если бы это было так, то вывод о существовании фундаментальной длины имел бы бесспорный характер. Ведь расходимости связаны, как раз с областью высоких энергий или, что тоже, благодаря соотношениям неопределенностей - с малыми масштабами пространства-времени.
К сожалению, неоспоримого ответа на поставленный вопрос нет. С одной стороны расходимости не обязаны иметь фундаментальную природу, а могут в принципе порождаться и более простыми причинами. А с другой стороны, предположение о фундаментальной природе расходимостей остается пока не опровергнутым. Во всяком случае, теоретики, для которых расходимости оказываются реальным препятствием в их работе, очень заинтересованы в появлении фундаментальной длины - они рассчитывают, что переход к новым представлениям приведет к автоматическому «ограничению» расходящих интегралов и ожидают, что это произойдет, как раз при той энергии hc/L, где старые представления утратят свою силу.
Наконец, гипотеза фундаментальной длины подкрепляется еще одним соображением. Теории классической физики были существенно феноменологическими - природа классических объектов допускала любые значения их масс, зарядов, и т. п. У элементарных же частиц значения этих параметров имеют строго определенную величину, или, как еще говорят, составляют дискретный спектр.
Будущая теория элементарных частиц, от которой мы ждем единого описания всех свойств частиц и их взаимодействий, должна объяснить и этот спектр. В частности, из нее должны получиться допустимые значения масс частиц. Между тем только из констант с, и h нельзя построить величины с размерностью массы. Недостает еще одной фундаментальной константы и естественным претендентом на ее роль является фундаментальная длина L, имеющая, как раз нужную размерность. Совокупность величин с, h, и L составила бы тогда полный базис, через который можно было бы выразить физическую величину любой известной нам размерности.
Резюмируя, можно сказать, что, хотя аргументы в пользу существования фундаментальной длины и не носят характера строгих утверждений, тем не менее необходимость пересмотра наших представлений в области малых масштабов пространства-времени представляется весьма вероятной.
ФУНДАМЕНТАЛЬНАЯ ДЛИНА;
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ
МОДЕЛИ
Поверив в существование фундаментальной длины, полезно вспомнить известную шутку Бора, в которой содержится вполне Серьезное предвидение необычного, «безумного» характера будущей теории. Вдобавок нет никакой уверенности в том, что эксперимент уже дал ключевые для построения такой теории факты. Поэтому деятельность по изменению фундамента существующей теории правильнее всего считать предварительной, «разведочной», а сами предлагаемые теоретические схемы - лишь простейшими моделями. Можно думать, что их исследование послужит необходимым подготовительным этапом для построения «настоящей» будущей теории; кроме того, они уже сейчас находят себе определенное практическое применение.
К сегодняшнему дню существует уже довольно солидный «парк» таких моделей. Из-за недостатка места будет кратко рассмотрен лишь один характерный пример.
С постулатами, а, и б уже связано появление в физике двух фундаментальных констант - си h, возникших в результате отказа от соответствующих классических представлений. Было бы естественно, если бы третья константа - фундаментальная длина L - появилась, как результат отказа от классического по существу постулата в.
Конечно, этот постулат должен быть не просто отвергнут; его следует заменить более мягким требованием, совместимым с измерительными возможностями эксперимента. Именно в области больших расстояний и промежутков времени принцип причинности должен сохранить свою полную силу, а его нарушения «в малом» обязаны быть не наблюдаемы в реальном эксперименте.
Такой постулат «макроскопической причинности» можно проиллюстрировать следующим примером. Пусть в момент времени t на мишень, помещенную в точку А, падает волна. Принцип микроскопической причинности требует, чтобы детектор, находящийся в точке В, обнаружил рассеянную частицу не раньше момента t-]-x/c, где х - расстояние АВ, то есть, по сути дела, требуется, чтобы не было сверхсветовых сигналов. Пока х велико, проверка выполнения этого требования возможна. Однако при малых х это становится неосуществимым в принципе. В самом деле, даже если отвлечься от невозможности создать резкий фронт у падающей волны и точечную мишень, с уменьшением х, мы вынуждены сокращать размеры рабочей полости детектора. Соответственно в силу соотношений неопределенностей в этой полости вакуум, как говорят, начнет заметным образом флуктуировать. Поэтому даже если детектор и зарегистрирует частицу раньше положенного времени, мы не сможем сказать, рассеянная это частица или же результат флуктуации вакуума.
Изложенные выше соображения составляют идейную основу так называемой нелокальной1 теории поля. В основе многих попыток построения этой теории лежит стремление добиться того, чтобы сами понятия «точка пространства», «раньше», «позже», и т. п. утратили свой точный смысл. Однако при переходе к макроскопической ситуации обычный смысл этих понятий должен восстанавливаться. За математический образец при этом нередко берется квантовая механика, где приближенный (но восстанавливающийся с ростом массы частицы) смысл имеет траектория частицы.
Именно таким образом строится один из наиболее разработанных вариантов нелокальной теории - теория квантованного пространства.
Подобно энергии электрона в атоме, координата в этой теории может принимать не любые, а лишь строго фиксированные значения, которые оказываются кратными фундаментальной длине L. Последняя тем самым приобретает смысл «элементарного кирпичика», кванта пространства, а оно само становится похожим на кристаллическую решетку твердого тела. Постулат (в) при этом явным образом нарушается бессмысленно говорить не только о взаимном влиянии событий, расстояние между которыми меньше L, но, и о самом расстоянии такой величины. В то же время при рассмотрении масштабов, значительно превосходящих L, полностью восстанавливается обычная ситуация. Это в точности* аналогично тому, что с макроскопической точки зрения твердое тело, состоящее из частиц, неотличимо от сплошной среды.
При всей своей привлекательности обсуждаемая теория сталкивается с большими трудностями. Впрочем, они присущи и большинству других нелокальных схем.
Другие попытки «расшатать устои» существующей теории связаны с покушением на постулаты, а, и б.
ФУНДАМЕНТАЛЬНАЯ ДЛИНА; ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ АСПЕКТЫ
Если фундаментальная длина действительно существует, то, какова ее величина? Можно ли экспериментально подтвердить факт ее существования? Или, еще лучше, измерить величину £?
В сильно упрощенном виде основная идея экспериментов, в которых могло бы быть обнаружено существование фундаментальной длины, сводится к следующему.
В эксперименте измеряется, какая-либо величина, для которой из существующей теории следует некоторое определенное значение. Если расхождение теории и результатов измерений выходит за пределы погрешностей эксперимента, то это, как раз и есть указание на существование фундаментальной длины. Если же расхождение соизмеримо с погрешностью, то можно лишь оценить верхнюю границу фундаментальной длины, отметить, что L заведомо меньше данной погрешности.
Для проникновения в область малых масштабов пространства-времени и получения информации о применимости (или неприменимости) там обычных представлений есть два пути увеличение энергии или повышение точности эксперимента.
Опыты, отвечающие первому пути, характеризуются относительно большой погрешностью (10 - 20%), но зато ведутся при высоких энергиях. Для этой цели используются ускорители - как обычные (с неподвижной мишенью), так и на встречных пучках. Эти работы ведутся, в частности, на протонном ускорителе в Серпухове.
Таким методом проверяются прежде всего предсказания квантовой электродинамики. С этой точки зрения весьма эффективен процесс рассеяния электронов на позитронах (характерная энергия Е порядка нескольких Гэв). Другой объект проверки - так называемые дисперсионные соотношения в теории сильных (ядерных) взаимодействий. Эти соотношения выводятся прямо из постулатов а, б, в, и связывают такие непосредственно наблюдаемые величины, как амплитуда упругого рассеяния на нулевой угол и соответствующее полное сечение рассеяния. Подобная проверка осуществляется, в частности, для процесса рассеяния л-мезонов на протонах. И электродинамические опыты и проверка дисперсионных соотношений привели к общему выводу, что фундаментальная длина не превышает нескольких единиц, умноженных на 10^-15 см.
Второй путь проникновения в область малых длин отвечает экспериментам, проводимым при малых энергиях, но зато с чрезвычайно высокой точностью (до 10-4%). Имеются в виду спектроскопические эксперименты по проверке квантовой электродинамики. Наиболее эффективными оказываются опыты по определению аномального магнитного момента ц-мезона (характерная энергия Е ~ 100 Мэв); этот момент возникает из-за взаимодействия частицы с ее собственным полем излучения. Эксперимент дает оценку верхней границы L тоже около 10 - 15 см.
Особая разновидность второго пути связана с использованием эффекта Мессбауэра. Этот эффект состоит в том, что радиоактивное ядро, находящееся в узле кристаллической решетки твердого тела, при испускании у-кванта может передать импульс отдачи всему кристаллу в целом. При этом скорость отдачи резко упадет и соответственно сильно уменьшится ширина спектральной линии у-излучения. Поэтому мессбауэровские опыты характеризуются исключительно малой относительной шириной линии.
С другой стороны, можно предполагать, что отличие будущей теории элементарных частиц от существующей окажется столь радикальным, что в ней потеряет свой точный смысл и понятие стационарного состояния. В этом случае у линии перехода появится особая «сверхширина», связанная с фундаментальной длиной. Простые оценки, подтверждаемые прямым расчетом в рамках некоторого упрощенного варианта теории квантованного пространства приводят к оценке L<10-20 см, существенно более сильной, чем вытекающая из прямых экспериментов.
Экспериментами по определению верхней границы величины L снова привлекают внимание к космосу, как к возможному источнику фундаментальной информации о микромире. Не исключено, что космические лучи, которые были до начала эры ускорителей основным источником такой информации, снова выдвинутся на передовые рубежи. Есть и другие важные с этой точки зрения космические объекты небесные тела - пульсары, квазары, и т. п., внутри которых существуют экстремальные условия; реликтовые излучения, несущие информацию о ранних стадиях эволюции Вселенной; коллапсирующие тела. Хотя исследование таких объектов в рассматриваемом плане еще только началось, соответствующие возможности кажутся обнадеживающими. Во всяком случае, нельзя забывать о том, что космос, где характерные энергии зачастую на много порядков превосходят самые безудержные мечты «земных» физиков, служит могучим резервом физики элементарных частиц.
Итак, экспериментальные данные показывают, что фундаментальная длина, если она вообще существует, меньше величины порядка 10^-15 см; есть указания, что ее верхняя граница сдвинута еще ниже, до 10^-20 см.
Какие же выводы можно сделать из этих данных? Прежде всего видно, что пространственные масштабы, где возможна новая физика, во всяком случае, меньше размеров не только ядра (10 - 12 см), но, и нуклона (10^-13 см). В последние годы обсуждались следующие претенденты на роль фундаментальной длины L длина сильного взаимодействия LB=h/Mc ~ 10^14 см (М - масса нуклона); длина слабого взаимодействия Lw = SQRT(Gh/c) ~ 10^-16 см; (G = 10^-5/M^-2) = константа слабого взаимодействия); длина гравитационного взаимодействия Lg= = SQRT(hR/c^3) ~ 10^-33; (R - ньютоновская постоянная тяготения).
Современные данные уже исключают длину Ls. Поэтому сильные взаимодействия вряд ли играют фундаментальную роль в физике элементарных частиц, если только с ними не связаны дополнительно иначе, меньшие по величине длины. В ближайшие годы эксперименты позволят подойти к исследованию масштабов порядка Lw, и решить, имеют ли эффекты слабых взаимодействий (в частности несохранение четности) отношение к фундаменту микромира. Если отнестись с доверием к приведенной выше интерпретации мессбауэровских опытов, то исключенной окажется и длина Lw.
В этом случае не видно иных кандидатов на роль фундаментальной длины, кроме гравитационной длины Lg. Возможно, что гравитации принадлежит куда более важная роль в теории элементарных частиц, чем это обычно считается. Такой вывод тем более правдоподобен, что гравитационное взаимодействие - единственное подлинно универсальное взаимодействие в природе, в котором участвуют все без исключения структурные единицы материи.
СЛОВАРИК К СТАТЬЕ
«РЕЛЯТИВИСТСКИЙ» («релятивистская», «релятивистское») - слово, которое можно было бы перевести, как «связанный с эффектами теории относительности». Эти эффекты, как известно, начинают заметно проявляться при скоростях, близких к скорости света.
СООТНОШЕНИЕ НЕОПРЕДЕЛЕННОСТЕЙ - фундаментальное положение квантовой механики, утверждающее, что принципиально невозможно одновременно повышать точность измерения координат частицы и ее импульса. Чем точнее мы определяем импульс, тем меньше знаем о местонахождении частицы. И наоборот, чем более точно определены координаты частицы, тем менее точно (с большей неопределенностью) можно судить о ее импульсе.
ФЛЮКТУАЦИЯ ВАКУУМА - непрерывное появление и исчезновение частиц вблизи частицы, которая с высокой точностью «привязана» к определенной точке пространства. Согласно соотношению неопределенностей, импульс такой точно локализованной частицы, а также ее энергия оказываются весьма неопределенными, а значит, вполне вероятно, могут иметь очень большие значения. Благодаря этому частица за счет своих больших запасов энергии непрерывно рождает большое число новых частиц (подобно, например, тому, как кванты электромагнитного излучения рождают пару электрон-позитрон), которые тут же анигилируют и возвращают «первичной» частице затраченную ею энергию. Таким образом, вокруг «первичной» частицы, точно зафиксированной в определенной точке пространства, с большой вероятностью непрерывно появляется и исчезает множество неотличимых от нее других частиц.
СОХРАНЕНИЕ КОМБИНИРОВАННОЙ ЧЕТНОСТИ - возможный вывод из нашего представления об «устройстве» микромира, согласно которому любые взаимодействия между частицами не должны изменяться, если частицы заменить на их «зеркальное отражение», и одновременно заменить их античастицами. Эксперименты показывают, что принцип комбинированной четности может нарушаться.
СПЕКТРОСКОПИИ Е С К И Е ЭКСПЕРИМЕНТЫ - изучение процессов, которые происходят в микрообъектах (молекулы, атомы, ядра, частицы), по частоте, или, что то же самое, по энергии излучения. Основаны на том, что самые различные скачкообразные изменения в микрообъектах - например, переход электрона с одной орбиты на другую или изменение энергетических запасов ядра - сопровождаются поглощением или выбрасыванием порции электромагнитного излучения со строго определенной энергией (частотой). Измерив эту энергию (частоту), можно судить о процессах, которые послужили причиной поглощения или выбрасывания энергии.
ЛОКАЛИЗАЦИЯ ЧАСТИЦЫ - создание условий или точное их описание, при которых частица будет находиться в данной области пространства. Чем меньше эта область, тем, следовательно, более точно локализована частица.
ТОЧЕЧНОЕ СОБЫТИЕ - событие, которое происходит в бесконечно малом объеме пространства в течение бесконечно малого интервала времени. «Бесконечно малый» объем, как обычно, означает, что данный объем меньше любого малого объема, который может быть назван. Аналогично определяется понятие «бесконечно малый интервал времени»
ПЕРЕНОРМИРОВКА - математические операции, которые позволяют привести в соответствие некоторые величины, полученные из теории, с результатами эксперимента. В ряде случаев приводит к устранению расходимостей (не имеющие физического смысла бесконечно большие величины).
НЕЛОКАЛЬНАЯ ТЕОРИЯ ПОЛЯ описывает взаимодействие частиц, не считая их точечными объектами. Так, например, нелокальная теория, определяя силы, с которыми электрическое поле действует нА электрон, учитывает напряженность поля не в одной точке, но, и в некоторой ее окрестности.
СИЛЬНЫЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ - взаимодействия между элементарными частицами, для которых характерна очень большая интенсивность. Характерны, в частности, для внутриядерных частиц.
СЛАБЫЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ - взаимодействия, в Которых участвуют элементарные частицы и которые характеризуются сравнительно малой интенсивностью. Примером может служить распад нейтрона на протон, электрон и нейтрино.
ГРАВИТАЦИОННЫЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ - взаимное тяготение тел, то есть их взаимное притяжение, обусловленное массой.
При соизмеримых расстояниях между частицами их гравитационное взаимодействие примерно в 1036 раз слабее, чем электромагнитное. Или иначе для того, чтобы по своей силе гравитационное взаимодействие было соизмеримо с электромагнитным, расстояние между частицами должно быть на много порядков меньше.
ДЛИНА ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ - характерная величина, имеющая размерность длины. Длину взаимодействия можно получить из фундаментальных констант Т и с, и параметров данного взаимодействия - констант связи, масс частиц и т. п.
