ЕДИНАЯ ТЕОРИЯ ПОЛЯ

единая теория материи, призванная свести все многообразие свойств элементарных частиц и их взаимопревращений (взаимодействий) к небольшому числу универсальных принципов. Такая теория еще не построена и рассматривается скорее как стратегия развития физики микромира. Первым примером объединения различных физич. явлений (электромагнитных, световых) принято считать Максвелла уравнения. Следующим этапом были попытки А. Эйнштейна (A. Einstein) объединить электромагнитные и гравитационные явления на основе общей теории относительности, связывающей гравитационные взаимодействия материи с геометрич. свойствами пространства-времени. Предпринимались также попытки объединения взаимодействий на основе нелинейного спинорного поля [В. Гейзенберг (W. Heisenberg), 1958]. Однако существенно продвинуться в этих направлениях не удалось. Более плодотворным оказался путь расширения глобальной симметрии уравнений движения до локальной калибровочной инвариантности, справедливой в каждой точке пространства-времени. Формулировка этого принципа принадлежит Р. Утияме (R. Utiyama), к-рый, в частности, показал (1956), что его применение к симметрии пространства-времени (группе Лоренца) приводит к теории гравитации Эйнштейна. На основе применения принципа локальной калибровочной симметрии к изотопической инвариантности, выполненного Р. Миллсом (R. Mills) и Янгом (Yang Chen Ning), Ш. Глэшоу (Sh. Glashow), С. Вайнбергом (S. Weinberg), а также А. Саламом (A. Salam), была построена в начале 70-х гг. объединенная теория слабого и электромагнитного взаимодействий лептонов и кварков. Наиболее существенное предсказание этой теории - наличие трех тяжелых (в 80-90 протонных масс) слабо взаимодействующих векторных частиц - промежуточных векторных бозонов, играющих роль переносчиков слабого взаимодействия (открыты экспериментально в 1983). Делаются попытки включения в эту схему и квантовой хромодинамики - теории сильного взаимодействия кварков и глюонов; это так наз. великое объединение взаимодействий, объединяющее в одно семейство (один супермультиплет) кварки и лептоны. Важным предсказанием различных моделей великого объединения является нарушение законов сохранения барионного и лептонного чисел, приводящее, в частности, к нестабильности протона со временем жизни $10^{30}-10^{34}$ лет. Проводятся эксперименты по наблюдению такой нестабильности. Предпринимаются попытки объединения взаимодействий на основе гипотезы о составной природе кварков и лептонов. Другим направлением объединения, включающим также и гравитационное взаимодействие, является расширение калибровочной симметрии до так наз. суперсимметрии, объединяющей частицы с различными спинами (и, следовательно, с разными статистич. свойствами). Пока эти попытки не привели к достаточно удовлетворительной с физич. точки зрения схеме (см. Супергравитация). Значительные надежды на объединение всех взаимодействий связываются с теорией суперструн в многомерном (26-мерном или 10-мерном) пространстве. При этом имеется возможность сделать мир «лишних» измерений (сверх 4-мерного пространства-времени) замкнутым с радиусом порядка планковской длины $\left(\sim 10^{-33} \mathrm{~cm}\right)$ и рассматривать преобразования в нем как преобразования внутренней симметрии. На этом пути можно получить теорию, содержащую все взаимодействия всех известных фундаментальных частиц. Такая теория, однако, предсказывает существование большого количества не наблюдаемых пока «лишних» частиц с большой $(>1$ ТэВ) массой. $\quad$ А. В. Ефремов.

единая теория материи, призванная свести все многообразие свойств элементарных частиц и их взаимопревращений (взаимодействий) к небольшому числу универсальных принципов. Такая теория еще не построена и рассматривается скорее как стратегия развития физики микромира. Первым примером объединения различных физич. явлений (электромагнитных, световых) принято считать Максвелла уравнения. Следующим этапом были попытки А. Эйнштейна (A. Einstein) объединить электромагнитные и гравитационные явления на основе общей теории относительности, связывающей гравитационные взаимодействия материи с геометрич. свойствами пространства-времени. Предпринимались также попытки объединения взаимодействий на основе нелинейного спинорного поля [В. Гейзенберг (W. Heisenberg), 1958]. Однако существенно продвинуться в этих направлениях не удалось. Более плодотворным оказался путь расширения глобальной симметрии уравнений движения до локальной калибровочной инвариантности, справедливой в каждой точке пространства-времени. Формулировка этого принципа принадлежит Р. Утияме (R. Utiyama), к-рый, в частности, показал (1956), что его применение к симметрии пространства-времени (группе Лоренца) приводит к теории гравитации Эйнштейна. На основе применения принципа локальной калибровочной симметрии к изотопической инвариантности, выполненного Р. Миллсом (R. Mills) и Янгом (Yang Chen Ning), Ш. Глэшоу (Sh. Glashow), С. Вайнбергом (S. Weinberg), а также А. Саламом (A. Salam), была построена в начале 70-х гг. объединенная теория слабого и электромагнитного взаимодействий лептонов и кварков. Наиболее существенное предсказание этой теории - наличие трех тяжелых (в 80-90 протонных масс) слабо взаимодействующих векторных частиц - промежуточных векторных бозонов, играющих роль переносчиков слабого взаимодействия (открыты экспериментально в 1983). Делаются попытки включения в эту схему и квантовой хромодинамики - теории сильного взаимодействия кварков и глюонов; это так наз. великое объединение взаимодействий, объединяющее в одно семейство (один супермультиплет) кварки и лептоны. Важным предсказанием различных моделей великого объединения является нарушение законов сохранения барионного и лептонного чисел, приводящее, в частности, к нестабильности протона со временем жизни $10^{30}-10^{34}$ лет. Проводятся эксперименты по наблюдению такой нестабильности. Предпринимаются попытки объединения взаимодействий на основе гипотезы о составной природе кварков и лептонов. Другим направлением объединения, включающим также и гравитационное взаимодействие, является расширение калибровочной симметрии до так наз. суперсимметрии, объединяющей частицы с различными спинами (и, следовательно, с разными статистич. свойствами). Пока эти попытки не привели к достаточно удовлетворительной с физич. точки зрения схеме (см. Супергравитация). Значительные надежды на объединение всех взаимодействий связываются с теорией суперструн в многомерном (26-мерном или 10-мерном) пространстве. При этом имеется возможность сделать мир «лишних» измерений (сверх 4-мерного пространства-времени) замкнутым с радиусом порядка планковской длины $\left(\sim 10^{-33} \mathrm{~cm}\right)$ и рассматривать преобразования в нем как преобразования внутренней симметрии. На этом пути можно получить теорию, содержащую все взаимодействия всех известных фундаментальных частиц. Такая теория, однако, предсказывает существование большого количества не наблюдаемых пока «лишних» частиц с большой $(>1$ ТэВ) массой. $\quad$ А. В. Ефремов.