Постоянная связи
Постоя́нная свя́зи (константа взаимодействия, константа связи) в квантовой теории поля, величина, определяющая силу взаимодействия элементарных частиц и их полей; мера нелинейности квантовой теории. Например, классическая потенциальная энергия кулоновского взаимодействия двух электрических зарядов и находящихся на расстоянии друг от друга, есть В квантовой электродинамике (КЭД) константой связи служит постоянная тонкой структуры где e – заряд электрона, – постоянная Планка, – скорость света; численно Малость этой постоянной указывает на то, что квантовые эффекты, связанные с нелинейностью теории, малы. В частности, поляризация вакуума слаба, мала вероятность того, что в атомах присутствуют виртуальные электрон-позитронные пары, и т. д. В этом случае квантовые эффекты можно вычислять в виде рядов Тейлора по константе связи (т. н. теория возмущений по константе взаимодействия). Как правило, ряды Тейлора в КТП являются не сходящимися, а асимптотическими.
В теории сильных взаимодействий – квантовой хромодинамике (КХД) – аналогичная постоянная характеризующая силу взаимодействия кварков в нуклонах, не мала, и теория возмущений по имеет ограниченную область применимости. С тем, что постоянная связи в КХД не мала, связаны все нетривиальные свойства сильных взаимодействий, в частности удержание кварков и спонтанное нарушение симметрии.
В КТП постоянная связи, строго говоря, не является константой, а меняется в зависимости от расстояний, характерных для того или иного процесса, причём эффективная постоянная связи может как расти в сторону меньших расстояний, так и уменьшаться (см. Теории великого объединения). КЭД даёт пример первого явления, а КХД – второго, названного асимптотической свободой. Хотя поляризация вакуума в КЭД невелика, она приводит к тому, что на малых расстояниях, характерных, например, для аннигиляции Z-бозона, α возрастает от до примерно . Случай, когда постоянная связи остаётся строго константой на всех расстояниях, отвечает конформной теории поля; примером является суперсимметричная четырёхмерная версия квантовой теории полей Янга – Миллса.