Newton törvényeitől a Higgs-bozonig

A részecskefizika jelenlegi átfogó elmélete a Standard Modell, amely megjósol egy még fel nem fedezett részecskét, a Higgs-bozont. Ennél sokkal többet egy laikus nem nagyon érthet meg a Higgs-bozonról, mert bármilyen részletesebb magyarázathoz olyan matematikai fogalmak ismerete lenne szükséges, amelyeket a részecskefizikusokon és a matematikusokon kívül nemigen ismer senki. Pedig ezek a matematikai eszközök közismert talajon, a Newton-mechanikában, vagy a Maxwell-féle elektrodinamikában is alkalmazhatók. Próbáljuk meg itt bevezetni ezeket, hogy később, a Standard Modellben már jó ismerősként üdvözölhessük őket!

Figyelem!

A blog elköltözött a http://newtonhiggs.wordpress.com címre.

Kommentezni már csak ott lehet.

Tartalomjegyzék

Hivatkozások

[1] Charles Nash, Siddantha Sen: Topology and Geometry for Physicists Academic Press, 1983

[2] Michael Spivak: A comprehensive Introduction to Differential Geometry vol 1., Publish or Perish inc., Houston, Texas, 1999 (third edition)

Friss publikációk

Hozzászólások

20. A félbevágott gumilabda esete a 4-dimenziós térrel

2008.07.25. 22:13 'n Quijote

Folytassuk rombolásunkat! Paul Dirac derékszíját már sikerült tönkretennünk a vastag gombostűkkel, most egy gumilabdát vágjunk félbe. Olyat keressünk, amit amúgy is két félgömbből ragasztottak össze, mert ezen szépen látszik a ragasztás nyoma, mint valami egyenlítő: itt vágjuk szét. Ha nem túl erős a labda (vagy inkább: ha a képzelőerőnk kellően erős), akkor ezt a fél-labdát szépen egy koronggá tudjuk kisimítani.

A korong nem más, mint egy 2-dimenziós tömör gömb. Nevezzük D2-nek! A korong határa egy kör, vagyis egy 1-dimenziós gömbhéj (S1). Maga a gumilabda pedig egy 3-dimenziós térben lévő 2-dimenziós gömbhéj (S2).

Most lépjünk egy dimenzióval feljebb! Korong (vagyis a 2-dimenziós tömör gömb, D2) helyett vegyünk egy rendes, 3-dimenziós tömör gömböt (D3). Ezt nyilván egy 4-dimenziós térbeli gumilabda (S3) kettévágásával és kisimításával tudjuk létrehozni.

A 3-dimenziós tömör gömbbel az előző bejegyzésben úgy tudtuk a 3-dimenziós forgatások topológiáját leírni, hogy a felszíni, egymással átellenes pontjait azonosítottuk. Egy dimenzióval lejjebb ez a - kisimított, vagy kisimítatlan - fél gumilabda egyenlítőjének az átellenes pontjainak egymással történő azonosítását jelenti. Ez így nem elég szép. Ragasszuk csak vissza a helyére a gumilabda levágott déli félgömbét is, és azonosítsuk a déli félgömb minden pontját az északi félgömbnek a vele átellenes pontjával. Így a labda minden pontja azonos a vele szemben lévővel. Az ilyen ekvivalenciarelációval ellátott S2-nek ugyanaz a topológiája, mint a fél gumilabdáé (2-dimenziós tömör gömbé, azaz D2-é) ha annak a határpontjain (az egyenlítőn) definiáljuk ezt az ekvivalenciarelációt. Akármelyik reprezentációt vesszük, amit a megfelelő hányadosterek leírnak, az RP2, vagyis a valós projektív sík.

A 3-dimenziós forgatások topológiája pedig RP3 -mal (a valós projektív térrel) azonos, ami az előzők 1-dimenzióval feljebb való megismétlésével azt jelenti, hogy nem csak D3/{szemben lévő határpontok ekvivalenciája}, hanem  S3/{szemben lévő pontok ekvivalenciája}-ként is előáll.

 Mivel S3 a 4-dimenzós térben lévő gömbhéjat jelenti, ő magát nem tudjuk szemléletesen elképzelni, csak a 3-dimenziós térbeli S2 metszeteit. Az egy dimenzióval lejjebbi gumilabda esetén egy ilyen metszet a gumilabdának egy délköre. A különböző délkörök különböző sugarú körök (1-dimenziós gömbhéjak).  Ennek megfelelően S3-at úgy lehet elképzelni, mint ami hasonlóan van összerakva a D3 belsejéből kiszedett különböző sugarú gömbhéjakból, mint ahogy a gumilabda "van összerakva" a különböző sugarú délköreiből.

 A forgatásokra visszatérve S3 tehát úgy reprezentálja a forgatásokat, hogy egy adott α esetén az α szögű forgatások S-nak egy α sugarú metszetében vannak, vagyis egy α sugarú 3-dimenziós gömbhéjon, ugyanúgy, mint ahogy az a D3-mal történő reprezentálás esetében is volt.

komment

süti beállítások módosítása