Типы фундаментальных взаимодействий.
Все известные современной науке силы сводятся к четырем типам взаимодействий,
которые называются фундаментальными: гравитационное, электромагнитное, слабое
и сильное. Теория гравитации И. Ньютона, основу которой составляет закон
всемирного тяготения, стала одной из составляющих классической механики.
Закон всемирного тяготения гласит: между двумя телами существует сила
притяжения, прямо пропорциональная произведению их масс и обратно
пропорциональная квадрату расстояния между ними. Силы гравитации — это силы
притяжения. Гравитационная сила действует на очень больших расстояниях, ее
интенсивность с увеличением расстояния убывает, но не исчезает полностью.
Считается, что переносчиком гравитационного взаимодействия является
гипотетическая частица гравитон. Электромагнитное взаимодействие. Первой
единой теорией электромагнитного поля выступила концепция Дж. Максвелла.
Электромагнитные взаимодействия существуют только между заряженными
частицами: электрическое поле — между двумя покоящимися заряженными
частицами, магнитное — между двумя движущимися заряженными частицами.
Электромагнитные силы могут быть как силами притяжения, так и силами
отталкивания. Одноименно заряженные частицы отталкиваются, разноименно —
притягиваются. Переносчиками этого типа взаимодействия являются фотоны. В
результате слабых взаимодействий нейтроны, входящие в состав атомного ядра,
|
|
|
распадаются на три типа частиц: положительно заряженные протоны, отрицательно
заряженные электроны и нейтральные нейтрино. Переносчиками слабого
взаимодействия являются бозоны. Сильное взаимодействие удерживает протоны в
ядре атома, не позволяя им разлететься под действием электромагнитных сил
отталкивания. Сильное взаимодействие ответственно за образование атомных
ядер, в нем участвуют только тяжелые частицы: протоны и нейтроны. Ядерные
взаимодействия не зависят от заряда частиц, переносчиками этого типа
взаимодействий являются глюоны. Примером сильного взаимодействия выступают
термоядерные реакции на Солнце и других звездах. Принцип сильного
взаимодействия использован при создании водородного оружия.
Элементами структуры микромира выступают микрочастицы. На данный момент
известно более 350 элементарных частиц, различающихся массой, зарядом,
спином, временем жизни и еще рядом физических характеристик. Масса
элементарной частицы — это масса ее покоя, которая определяется по отношению
к массе покоя электрона. Частицы с нулевой массой покоя движутся со скоростью
света (фотон). По массе элементарные частицы делятся на тяжелые (барионы),
|
|
|
промежуточные (мезоны) и легкие (лептоны). Заряд элементарной частицы всегда
кратен заряду электрона (—1), который рассматривается в качестве единицы.
Существуют, однако, элементарные частицы, которые не имеют заряда,
например, фотон. Спин элементарной частицы — это собственный момент импульса
частицы. В зависимости от спина, частицы делятся на две группы: с целым
спином (О, 1, 2)— бозоны, с полуцелым спином (1/2 и др.) — фермионы. Время
жизни элементарной частицы определяет ее стабильность или нестабильность. По
времени жизни частицы делятся на стабильные, квазистабильные и нестабильные.
Большинство элементарных частиц нестабильно. Нестабильные частицы живут
несколько микросекунд, стабильные не распадаются длительное время.
Нестабильные частицы распадаются в результате сильного и слабого
взаимодействия. Стабильными частицами считаются фотон, нейтрино, нейтрон,
протон и электрон. При этом нейтрон стабилен только в ядре, в свободном
состоянии он также распадается. Квазистабильные частицы распадаются в
результате электромагнитного и слабого взаимодействия, иначе их называют
резонансными. Время жизни резонансов — порядка 10—22 с. Все многообразие
|
|
|
элементарных частиц можно разделить на три группы: частицы, участвующие в
сильном взаимодействии — адроны, частицы, не участвующие в сильном
взаимодействии — пептоны, и частицы — переносчики взаимодействий. К адронам
относятся нейтроны, протоны, барионы, мезоны. Адроны участвуют в
электромагнитном, сильном и слабом взаимодействии. К пептонам относятся
электроны, нейтрино, мюоны, тау-лептоны, а также электронные нейтрино,
моюнные нейтрино, тау-нейтрино. Заряженные лептоны участвуют в
электромагнитном и слабом взаимодействии, нейтральные — только в слабом.
Частицы — переносчики взаимодействий непосредственно обеспечивают
взаимодействия. К ним относятся фотоны — переносчики электромагнитного
взаимодействия, глюоны — переносчики сильного взаимодействия, бозоны —
переносчики слабого взаимодействия. Высказывается предположение о
существовании гравитонов — частиц, обеспечивающих гравитационное
взаимодействие.
Дата добавления: 2015-12-21; просмотров: 18; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!