Основные формы фундаментальных взаимодействий явлений объективного мира и их характеристика.
Цифры со знаком «-» в скобках, это например 10 (-12) – десять в минус двенадцатой степени
Естествознанию известны четыре формы взаимодействия:
1) гравитационное;
2) электромагнитное;
3) сильное;
4) слабое.
Сильное взаимодействие — взаимное притяжение и отталкивание частей атома. Действует на расстоянии 10 (-13) см. Из-за сильного взаимодействия атомы ядер устойчивы и трудно разрушаются. Время взаимодействия ≈ 10(-24) с.
Электромагнитное взаимодействие в 1000 раз слабее, но более дальнодействующее. Свойственно только электрически заряженным частицам. Носителем взаимодействия является не имеющий заряда фотон — квант электромагнитного поля. В процессе взаимодействия электроны и ядра соединяются в атомы, поэтому оно является основным в химии. Время взаимодействия ≈ 10(-20) секунды.
Слабое взаимодействие возможно между различными частицами. Действует на расстоянии
10(-15) — 10(-22) сантиметра и связано с распадом частиц (нейтрон → протон + электрон + антинейтрино). Благодаря этому взаимодействию большинство микрочастиц не стабильны. Время взаимодействия ≈ 10(-10) секунды.
Гравитационное взаимодействие (тяготение) — самое слабое, не учитывается в теории элементарных частиц. Способно оказывать влияние только на расстояниях 10(-33) см. Дальность действия не ограничена.
В природе обычно проявляется одновременно несколько типов взаимодействия. Однако некоторые частицы могут принимать участие только в определенных типах взаимодействия.
|
|
|
Взаимодействие элементарных частиц осуществляется посредством соответствующих физических полей, квантами которых они являются. Под полем понимается система с переменным числом частиц (квантов поля). Низшее состояние поля, в котором вообще нет квантов поля, называется вакуум. Он не пуст, поскольку при возбуждении в нем появляются фотоны, посредством которых осуществляется электромагнитное взаимодействие.
В вакууме присутствует и гравитационное поле, кванты которого, гравитоны, предсказаны теоретически.
Квантовое поле представляет собой совокупность квантов и носит дискретный характер, так как все взаимодействия элементарных частиц происходят дискретно. Состояние поля в квантовой электродинамике и механике задается волновой функцией, которая связана с наблюдаемыми явлениями посредством понятия вероятности. Теория поля для сильных и слабых взаимодействий пока не создана.
Квантом гравитационного поля является гравитон. Однако гравитон пока не установлен экспериментально, равно как и не построена по сей день теория квантовой гравитации.
Квантом электромагнитного поля является фотон. Масса покоя фотона равна 0. Фотон не несет на себе электрического заряда. Это обеспечивает линейный характер электромагнитных взаимодействий и большой радиус их действия.
|
|
|
Квантами слабого взаимодействия являются три векторных бозона — W+-, W--, Z0-бозоны. Верхние индексы указывают знак электрического заряда этих квантов. Кванты слабого взаимодействия имеют значительную массу, что приводит к тому, что слабое взаимодействие проявляется на очень коротких расстояниях.
Квантами сильного взаимодействия являются восемь глюонов.
Дата добавления: 2015-12-16; просмотров: 19; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!