Безмассовая частица

В физике элементарных частиц , А безмассовая частица является элементарной частицей которого инвариантная масса равна нулю. Две известные безмассовые частицы являются калибровочными бозонами : фотон (переносчик электромагнетизма ) и глюон (переносчик сильного взаимодействия ). Однако глюоны никогда не наблюдаются как свободные частицы, поскольку они заключены внутри адронов . ^[1]^[2] Первоначально считалось, что нейтрино безмассовые. Однако, поскольку нейтрино меняют вкусво время своего путешествия по крайней мере два типа нейтрино должны иметь массу. Открытие этого явления, известного как осцилляция нейтрино , привело к тому, что канадский ученый Артур Б. Макдональд и японский ученый Такааки Кадзита разделили Нобелевскую премию по физике 2015 года . ^[3]

Имя	Символ	Античастица	Вращение	Взаимодействие опосредовано	Существование
Фотон	γ	Себя	1	Электромагнетизм	Подтвержденный
Глюон	грамм	Себя	1	Сильное взаимодействие	Подтвержденный
Гравитон	грамм	Себя	2	Гравитация	Неподтвержденный

Специальная теория относительности [ править ]

Поведение безмассовых частиц объясняется специальной теорией относительности . Например, эти частицы всегда должны двигаться со скоростью света . В этом контексте их иногда называют люксонами, чтобы отличить их от брадионов и тахионов . В специальной теории относительности масса покоя означает инвариантную массу. Масса покоя одинакова для всех наблюдателей с любыми системами отсчета.

Динамика [ править ]

Известно, что безмассовые частицы испытывают то же гравитационное ускорение, что и другие частицы (что дает эмпирические доказательства принципа эквивалентности ), потому что они действительно имеют релятивистскую массу , которая действует как гравитационный заряд. Таким образом, перпендикулярные компоненты сил, действующих на безмассовые частицы, просто меняют направление своего движения, причем изменение угла в радианах составляет GM / rc ² с гравитационным линзированием , что предсказывает общая теория относительности . Составляющая силы, параллельная движению, все еще действует на частицу, но изменяя частоту, а не скорость. Это потому, что импульсбезмассовой частицы зависит только от частоты и направления, в то время как импульс низкоскоростных массивных объектов зависит от массы, скорости и направления (см. соотношение энергия-импульс ). Безмассовые частицы движутся в пространстве-времени по прямым линиям, называемым геодезическими , а гравитационное линзирование зависит от кривизны пространства-времени. Глюон-глюонное взаимодействие немного отличается: глюоны действуют друг на друга, но, поскольку ускорение параллельно линии, соединяющей их (хотя и не в одновременные моменты), ускорение будет равно нулю, если глюоны не движутся в направлении, перпендикулярном направлению движения. линия, соединяющая их, так что скорость перпендикулярна ускорению. ^{[ необходима цитата ]}

Гравитоны [ править ]

Теории, которые постулируют квантование гравитации, вводят гравитоны - безмассовые тензорные бозоны (со спином 2), которые опосредуют гравитационное взаимодействие. Нет никаких прямых экспериментальных доказательств их существования. Однако косвенное свидетельство существования гравитонов может быть получено с помощью гравитационных волн .

См. Также [ править ]

Релятивистская частица

Ссылки [ править ]

^ Валенсия, Г. (1992). «Аномальные связи калибровочного бозона на адронных суперколлайдерах». Материалы конференции AIP . 272 (2): 1572–1577. arXiv : hep-ph / 9209237 . Bibcode : 1992AIPC..272.1572V . DOI : 10.1063 / 1.43410 . S2CID 18917295 .
^ Debrescu, BA (2005). «Безмассовые калибровочные бозоны, отличные от фотона». Письма с физическим обзором . 94 (15): 151802. arXiv : hep-ph / 0411004 . Bibcode : 2005PhRvL..94o1802D . DOI : 10.1103 / PhysRevLett.94.151802 . PMID 15904133 . S2CID 7123874 .
^ День, Чарльз (2015-10-07). «Такааки Кадзита и Артур Макдональд получили Нобелевскую премию по физике 2015 года». Физика сегодня . DOI : 10.1063 / PT.5.7208 . ISSN 0031-9228 .

[1] Валенсия, Г. (1992). «Аномальные связи калибровочного бозона на адронных суперколлайдерах». Материалы конференции AIP . 272 (2): 1572–1577. arXiv : hep-ph / 9209237 . Bibcode : 1992AIPC..272.1572V . DOI : 10.1063 / 1.43410 . S2CID 18917295 .

[2] Debrescu, BA (2005). «Безмассовые калибровочные бозоны, отличные от фотона». Письма с физическим обзором . 94 (15): 151802. arXiv : hep-ph / 0411004 . Bibcode : 2005PhRvL..94o1802D . DOI : 10.1103 / PhysRevLett.94.151802 . PMID 15904133 . S2CID 7123874 .

[3] День, Чарльз (2015-10-07). «Такааки Кадзита и Артур Макдональд получили Нобелевскую премию по физике 2015 года». Физика сегодня . DOI : 10.1063 / PT.5.7208 . ISSN 0031-9228 .

[1]