Понятие методологии и ее роль в развитии естествознания. Возникновение биологии как науки и этапы ее развития. Что такое «слабое взаимодей

      Однако, несмотря на малую величину и короткодействие, слабое взаимодействие играет очень важную роль в природе. Так, если бы удалось «выключить» слабое взаимодействие, то погасло бы Солнце, т. к. был бы невозможен процесс превращения протона (р) в нейтрон (n), позитрон (е⁺) и нейтрино (n). Именно в результате этого процесса происходит «выгорание» водорода на Солнце и четыре протона превращаются в ядро гелия, состоящее из двух протонов и двух нейтронов. Этот процесс служит источником энергии, как Солнца, так и большинства звёзд. Процессы слабого взаимодействия с испусканием нейтрино, по-видимому, вообще играют исключительно важную роль в эволюции звёзд, обусловливая потери энергии очень горячими звёздами, механизмы, взрывов сверхновых звёзд с образованием пульсаров и т. д. Ещё один пример: если бы не было слабого взаимодействия, то были бы стабильны и широко распространены в обычном веществе мюоны (m) и p-мезоны, а также странные частицы, которые, как известно, под действием слабого взаимодействия распадаются за миллионные — миллиардные доли сек. на обычные (нестранные) частицы.

      Столь большая роль слабого взаимодействия связана с тем, что слабое взаимодействие не подчиняется ряду запретов, которым подчиняются сильное и электромагнитное взаимодействия. В отличие от сильного и электромагнитного взаимодействий, слабое взаимодействие нарушает закон сохранения странности. Нарушает слабое взаимодействие и др. фундаментальную симметрию природы — зеркальную, в слабых распадах максимально нарушается закон сохранения пространственной чётности и зарядовой чётности.

      Вопрос  о том, действительно ли слабое b-распадное взаимодействие — векторное, был предметом теоретических и экспериментальных исследований в течение более 20 лет. За эти годы выяснилось, что слабое взаимодействие ответственно не только за b-распад ядер, но и за медленные распады нестабильных элементарных частиц. После открытия мюонов, p-мезонов, К-мезонов и гиперонов в конце 40 — начале 50-х гг. была сформулирована гипотеза об универсальном характере слабого взаимодействия, ответственного за распады всех этих частиц.

      В 1956 при теоретическом исследовании распадов К-мезонов Ли Цзун-дао и Ян Чжэнь-нин (США) выдвинули гипотезу о том, что слабое взаимодействие не сохраняет чётность; вскоре несохранение чётности было обнаружено экспериментально в b-распаде ядер (Ву Цзянь-сюн и сотрудники, США), в распаде мюона (Р. Гарвин, Л. Ледерман (США) и др.) и в распадах других частиц.

      Осенью 1956 Л. Д. Ландау и независимо Ли, Ян, Р. Эме выдвинули гипотезу, согласно которой в слабом взаимодействии нарушается не только пространственная чётность (Р), но и зарядовая чётность (С), причём таким образом, что сохраняется их произведение — комбинированная чётность (СР-чётность). Инвариантность слабого взаимодействия относительно комбинированной инверсии, означала бы, что процессы с участием частиц являются «зеркальными» по отношению к процессам с участием соответствующих античастиц. Нарушение комбинированной инверсии, хотя и наблюдалось, но только в распадах нейтральных К-мезонов.

      Обобщая огромный экспериментальный материал, М. Гелл-Ман, Р. Фейнман, Р. Маршак и Е. Судершан (США) в 1957 предложили теорию универсального слабого взаимодействия, т. н. V—А-теорию. В этой теории, так же как в теории Ферми, слабое взаимодействие возникает за счёт слабых токов.

      Теория  слабого взаимодействия была создана  в конце 60-х гг. С момента построения Максвеллом теории электромагнитного поля создание этой теории явилось самым крупным шагом на пути к единству физики.

      Слабый  распад. Процесс распада более массивной частицы на более легкие вследствие слабого взаимодействия называется слабым распадом. Типичным примером является бета-распад нейтрона.

      Удивительнейшим свойством слабого взаимодействия является существование процессов, в которых проявляется зеркальная асимметрия. На первый взгляд кажется  очевидным, что разница между  понятиями левое и правое условна. Действительно, процессы гравитационного, электромагнитного и сильного взаимодействия инвариантны относительно пространственной инверсии, осуществляющей зеркальное отражение. Однако экспериментально установлено, что слабые процессы могут протекать с несохранением пространственной четности и, следовательно, как бы чувствуют разницу между левым и правым. В настоящее время имеются твердые экспериментальные доказательства, что несохранение четности в слабых взаимодействиях носит универсальный характер, оно проявляет себя не только в распадах элементарных частиц, но и в ядерных и даже атомных явлениях. Следует признать, что зеркальная асимметрия представляет собой свойство Природы на самом фундаментальном уровне.

      Вопрос  о том, какие частицы являются переносчиками слабого взаимодействия, долгое время был неясен. Понимания удалось достичь сравнительно недавно в рамках объединенной теории электрослабых взаимодействий - теории Вайнберга-Салама-Глэшоу. В настоящее время общепринято, что переносчиками слабого взаимодействия являются так называемые Z0-бозоны. Это заряженные  и нейтральная Z0 элементарные частицы со спином 1 и массами, равными по порядку величины 100 mp. 
 
 
 
 
 

СПИСОК  ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 

1.  Горелов А.А. Концепции современного естествознания. - М.: Центр, 1997.
2. Грушевицкая Т.Г., Садохин А.П. Концепции современного естествознания. - М.: Высшая школа, 1998.
3. Гуляев С.А., Жуковский В.И., Комов С.В. Основы естествознания. Ч. 1. - Екатеринбург, 1996.
4. Ровкин В.И. Естествознание для гуманитариев. Ч. 1, 2. - Омск, 1993, 1995.
5. Карпенков С. Х. Концепции современного естествознания, учебник для вузов, практикум. - М.: Культура и спорт, ЮНИТИ,  1998.
6. Петросова Р. А.; Голов В.П.; Сивоглазова В.И. Естествознание и основы экологии. - М.: Академия, 2000.
7. Воронов В.К., Гречнева М.В., Сагдеев Р.З. Концепции современного естествознания: Учеб. Пособие для вузов. – 2-е изд., стер. – М.; Высш. шк., 1999.
8. Азимов. А. Краткая история биологии. – М.: Мир, 1967.
9. Бернал Д. Возникновение жизни. Приложение №1: Опарин А.И. "Происхождение жизни" М.: Мир, 1969.
10. Поннамперума С. Происхождение жизни. - М.: Мир, 1977.
11. Окунь Л. Б., Слабое взаимодействие элементарных частиц, М., 1963.
12. Ахиезер А.И., Рекало М.П. Современна физическая картина Мира. - М.: Знание, 1980.
13. Бронштейн М.П. Атомы и электроны. - М.: Наука, 1980.
14. Бунге М. Философия физики. - М.: Мир, 1975.
15. Гинзбург В.Л. О физике и астрофизике. - М.: Знание, 1980.
16. Горбачев В.В. Современное естествознание на пороге XXI века//Физика и механика на пороге XXI века. - М.: Изд-во МГУП «Мир книги», 1998.
17. Грибов А.А., Прокофьева Н.И. Основы физики. - М.: Наука, 1995.
18. Михайловский В.Н., Светов Ю.Н. Мировоззрение и современная научная картина Мира. - М.: Знание, 1987.
19. Мэрион Дж.Б. Физика и физический Мир. - М.: Мир, 1975.