Фундаментальная длина

элементарная длина, гипотетическая универсальная постоянная размерности длины, определяющая пределы применимости фундаментальных физических представлений — теории относительности, квантовой теории, физического принципа причинности. Через Ф. д. l выражаются масштабы областей пространства-времени и энергии-импульса (размеры x <>l, интервалы времени t <>l/c, энергии Е > (с — скорость света, η — постоянная Планка), в которых можно ожидать новых явлений, выходящих за рамки существующих представлений. Если это ожидание оправдается, в пользу чего свидетельствуют трудности и непоследовательности современной теории, то предстоит ещё одно радикальное преобразование физики, сопоставимое по своим последствиям с созданием теории относительности или квантовой теории. Соответственно, Ф. д. войдёт как существенный элемент в будущую последовательную теорию элементарных частиц, играя роль третьей (помимо c и η) фундаментальной размерной константы физики, ограничивающей пределы применимости старых представлений.

Как претенденты на роль Ф. д. в разное время обсуждались: Комптоновская длина волны электрона λ_e 10^-11 см (электромагнитное взаимодействие), пимезона — λ_π 10^-13 см и нуклона — λ_N 10^-14 см (сильное взаимодействие), характерная длина слабого взаимодействия — примерно 10^-16 см и гравитационная длина (т. н. планковская длина) — порядка 10^-33 см. Сам факт отождествления Ф. д. с одной из перечисленных величин имел бы огромное значение,указав, с каким типом взаимодействия будет связано появление новых физических представлений. К 1977 экспериментально установлено, что Ф. д. не превышает 10^-15 см; имеются также аргументы (основанные на измерениях с помощью Мёссбауэра эффекта) в пользу ещё меньшей верхней границы Ф. д. — порядка 10^-20 см. Поэтому величины, связанные с электромагнитным, сильным и, возможно, слабым взаимодействиями уже не могут претендовать на рольф. д. Весьма вероятно, что истинной Ф. д. физики окажется гравитационная длина (в пользу этого говорит, например, универсальность тяготения (См. Тяготение), которому, в отличие от других взаимодействий, подвержены все без исключения структурные единицы материи). В этом случае теорию элементарных частиц следует строить на основе общей теории относительности (См. Общая теория относительности).

Экспериментальный путь определения Ф. д. — сравнение с опытом результатов расчёта различных физических эффектов, выполненного в соответствии с существующей теорией. Такое сравнение (во всех случаях, когда оно могло быть проведено) до сих пор не показало каких-либо расхождений. Поэтому эксперимент даёт пока лишь верхнюю границу Ф. д. Для этой цели используются прежде всего опыты при высоких энергиях, выполняемые на ускорителях заряженных частиц и характеризующиеся относительно невысокой точностью. К ним относятся опыты по проверке дисперсионных соотношений (см. Сильные взаимодействия) для рассеяния пи-мезонов на нуклонах и т.п., электродинамики (рождение пар, рассеяние электронов на электронах и др.). К другому типу относятся прецизионные статические эксперименты: измерения аномального магнитного момента электрона и мюона (См. Мюоны), лэмбовского сдвига уровней (См. Сдвиг уровней) и т.д.; определённые сведения о Ф. д. даёт, как упоминалось, эффект Мёссбауэра. Обсуждаются предложения по использованию информации, идущей от космических объектов — космических лучей (См. Космические лучи) сверхвысоких энергий (> 10¹⁹ эв), пульсаров (См. Пульсары), квазаров (См. Квазары), «чёрных дыр» (См. Чёрная дыра); если Ф. д. существует, то излучение некоторых из этих объектов обладало бы необычными, с точки зрения современных представлений, свойствами.

Ведётся разработка моделей теории, содержащей Ф. д. К их числу относятся варианты нелокальной квантовой теории поля, теория квантованного пространства-времени и др. Такие теоретические схемы, помимо их самостоятельной ценности, используются при планировании и обработке результатов экспериментов по определению Ф. д. См. также Микропричинности условие, Нелокальная квантовая теория поля, Причинности принцип, Квантование пространства-времени и лит. при этих статьях.

Лит.: Тамм И. Е., Собр. научных трудов, т. 2, М., 1975; Марков М. А., Гипероны и К-мезоны, М., 1958; его же, О модели и протяженной частицы в общей теории относительности, в сборнике: Нелокальные и нелинейные и ненормируемые теории поля. Материалы 2 совещания по нелокальным теориям поля, Дубна, 1970; Киржниц Д. А., Проблема фундаментальной длины, «Природа», 1973, № 1; его же, The quest for а fundamental length, «Soviet Science Review», Sept. 1971, с. 297.

Д. А. Киржниц.

ФУНДАМЕНТАЛЬНАЯ длина (элементарная длина) - гипотетическая константа микромира, определяющая размеры области, в которой перестают быть применимыми законы современной квантовой теории (в т. ч. не выполняется микропричинности условие). Опыт показывает, что фундаментальная длина, по-видимому, меньше 10-20 см.

мат. fundamental length

ФУНДАМЕНТАЛЬНАЯ ДЛИНА

(элементарная длина), гипотетич. универсальная постоянная размерности длины, определяющая пределы применимости фундам. физ. представлений — теории относительности, квант. теории, принципа причинности. Через Ф. д. l выражаются масштабы областей пространства-времени и энергии-импульса (размеры х ћc/l), в к-рых можно ожидать новых явлений, не укладывающихся в рамки существующей физ. картины. Если бы это ожидание оправдалось, то предстояло бы ещё одно радик. преобразование физики, сопоставимое по своим последствиям с созданием теории относительности или квант. теории. Соответственно Ф. д. вошла бы как существ. элемент в теорию элем. ч-ц, играя роль третьей (после с и ft) фундам. размерной константы физики, ограничивающей пределы применимости совр. представлений.

С помощью известных характерных физ. параметров можно построить ряд величин размерности длины, к-рые в разное время обсуждались как претенденты на роль Ф. д. Это — комптоновская длина волны эл-на?е=10-11 см (эл.-магн. вз-ствие), p-мезона (?p=10-13 см) и нуклона (?N=10-14 см, сильное вз-ствие), характерная длина слабого вз-ствия

?(GF/ћc)=10-16 см (GF — фермиевская константа слабого вз-ствия), гравитац. длина (т. н. планковская длина)

?(Gћ//c3)=10-33 см (G — гравитац. постоянная). Отождествление Ф. д. с одной из перечисл. величин сыграло бы огромную роль для физики элем. ч-ц, указав, с каким типом вз-ствия будет связано появление новых физ. представлений. К 1983 экспериментально установлено, что верхняя граница Ф. д. составляет ок. 10-16 см; имеются аргументы в пользу ещё меньшего значения l (=10-20 см). Поэтому величины, связанные с эл.-магн., сильным и, скорее всего, слабым вз-ствиями уже не могут претендовать на роль Ф. д. Весьма вероятно, что Ф. д. физики окажется гравитационная длина.

Эксперим. метод определения Ф. д. основан на сравнении с опытом результатов расчёта разл. физ. эффектов, выполненного в соответствии с существующей теорией. Такое сравнение (во всех случаях, когда оно могло быть проведено) до сих пор не показало к.-л. расхождений. Поэтому эксперимент даёт пока лишь верхнюю границу Ф. д. Для этой цели используются прежде всего опыты при высоких энергиях, выполняемые на ускорителях и характеризующиеся относительно невысокой точностью. К ним относятся опыты по проверке дисперсионных соотношений для рассеяния p-мезонов на нуклонах и т. п., а также нек-рых предсказаний квант. электродинамики (рождение пар, рассеяние эл-нов на эл-нах и т. д.). К др. типу относятся прецизионные статич. эксперименты: измерения аном. магн. момента эл-на и мюона, лэмбовского сдвига уровней и т. д. Обсуждались предложения по использованию информации, идущей от косм. объектов,— косм. лучей сверхвысоких энергий (=1019 эВ), пульсаров, квазаров, чёрных дыр.

Существует ряд моделей теории, содержащей Ф. д. (варианты нелокальной квант. теории поля, теории квантованного пространства-времени и др.). Нек-рые из них используются при планировании и обработке результатов экспериментов по определению Ф. д.

Острота проблемы Ф. д. существенно уменьшилась в связи с успехами квантовой теории поля (объединённой теории слабого и эл.-магнитного вз-ствий, квантовой хромодинамики, «великого объединения»), основывающейся на обычных фундам. представлениях физики.

фундамента́льная длина́

(элементарная длина), гипотетическая константа микромира, определяющая размеры области, в которой перестают быть применимыми законы современной квантовой теории (в том числе не выполняется микропричинности условие). Опыт показывает, что фундаментальная длина, по-видимому, меньше 10^-20 см.

* * *

ФУНДАМЕНТА́ЛЬНАЯ ДЛИНА́ (элементарная длина), гипотетическая константа микромира, определяющая размеры области, в которой перестают быть применимыми законы современной квантовой теории (в т. ч. не выполняется микропричинности условие(см. МИКРОПРИЧИННОСТИ УСЛОВИЕ)). Опыт показывает, что фундаментальная длина, по-видимому, меньше 10^-20 см.

(элементарная длина), гипотетич. константа микромира, определяющая размеры области, в к-рой перестают быть применимыми законы совр. квантовой теории (в т. ч. не выполняется микропричинности условие). Опыт показывает, что Ф.д., по-видимому, меньше 10^-20 см.