MAGYAR FIZIKAI FOLYÓIRAT - A MTA III. OSZTÁLYÁNAK FIZIKAI KÖZLEMÉNYEI 33. KÖTET (1985)
33. kötet / 1. sz. - TORMA TIBOR: Fotonkeltés a Higgs-bozon bomlásaiban
4 TORMA TIBOR már 300 GeV körül sérti az unitaritást. Mivel a jelenlegi kísérleti lehetőségek már lassanként megközelítik ezt a határt, sürgőssé vált renormálható elmélet kidolgozása. A Fermi-féle elméletnek alacsonyenergiás közelítésben érvényben kell maradnia, annak vektoráram-axiálvektoráram szerkezete vektoriális közbülső részecskék jelentésére utal. A renormálhatóság kritériumának alkalmazása a figyelmet a mértékterekre fordította. A kvantumelektrodinamikához hasonlóan a mértéktranszformáció segítségével csökkenteni lehet a divergenciák mértékét. Az első nem ábeli mértékcsoportra épített elméletet Yang és Mills [1] javasolta 1954-ben. Ebben az elméletben a mértékcsoport SO(3), a fellépő 3 mértéktér tömeg nélküli vektorbozon. Ez az elmélet renormálható volt, de a valóságban nem ismerünk csak egy tömeg nélküli vektorrészecskét. A spontán szimmetriasértésnek a mértékterekre való alkalmazása lehetővé tette ennek a problémának a megoldását, így a mértékterek a spontán sérülésnek megfelelően tömeget kaptak, és őket azonosítani lehetett a fotonnal, ill. a közbülső bozonokkal. Ezzel lehetőség nyílt az elektromágneses és gyenge kölcsönhatások egyesítésére. A közbülső bozon elmélet egyszerű magyarázatot ad a gyenge kölcsönhatások gyengeségére: a közbülső bozon propagátornevezők minden folyamatot elnyomnak. A keltési küszöbük (70—100 GeV) felett azonban a gyenge folyamatok az elektromágnesekhez hasonló csatolási állandóval rendelkeznek, így azok egyesítése nyilvánvaló lépés. Az egyesített mértékelméletekre ma már nagyszámú modellt dolgoztak ki. Ezek különböznek a mértékcsoportban, az egyes fizikai tereknek megfelelő reprezentációban, a szimmetriasértő terekben és azok potenciáljában, és így általában különböző számú új részecskét jósolnak meg. Jelenleg a kísérletek dönteni látszanak az eredeti Weinberg—Salam modell SU(2)xU(\) szerkezete és a W és Z közbülső bozonok mellett, valamint szimmetriasértést okozó Higgs-terek dublett szerkezete mellett. E dublettek számát azonban nem kötik meg. A Weinberg—Salam-modell egyik legnagyobb eredménye a semleges gyenge áramok megjóslása, melynek szerkezetét (azaz a Z csatolási állandóit) is helyesen jósolja meg. Az elektromágneses és gyenge kölcsönhatások egyesítése feltárja az erős kölcsönhatással való egyesítés távlatait is. Az ilyen modellek egyelőre túl határozatlanok és túl sok új részecskét jósolnak. A Weinberg—Salam-modell igazolása egyelőre közvetett módon, az áramok szerkezetének vizsgálatával történik. A teljes igazoláshoz a következőkre van szükség : 1. W és Z felfedezése. Pl. az e+e~ tárológyűrűkben történhet, GeV energián. A 45 GeV-os PETRA energián azg + folyamatban a Z/y interferenciatag előre-hátra asszimetriájában a Z rezonancia felszálló ága már mérhető lesz. Jelenleg pp ütközésben látjákK-t és Z-t. 2. A Higgs szektor szerkezetének tisztázása és a Higgs bozon(ok) tömegének meghatározása. Erre a részecskére a spontán szimmetriasértés létrehozása és az alacsonyabb fokú divergenciák eltávolítása végett egyaránt szükség van. 3. Az elméletben szereplő csatolási állandók értékének meghatározása. Ezeknek az elmélettel egyező volta igazolja végül is a mérték invariancia érvényességét. Az említett három feltétel együttes igazolása szükséges az elmélet bizonyításához. A Higgs részecske megtalálása igen nehéz feladat. Ennek az az oka, hogy egyrészt az elmélet a részecske tömegéről lényegében semmit sem tud mondani, más-