Слабое взаимодействие и нейтрино

Сильное взаимодействие между частицами атомного ядра.

Четыре фундаментальных взаимодействий: сильное, электромагнитное, слабое и гравитационное.

Валентность атома какого-либо химического элемента определяется количеством атомов водорода, которые он способен присоединить к себе или заменить в другом соединении.

Как для атомного веса, так и для валентности атом водорода принимался за единицу.

Было и другое определение валентности, как способности элементов к насыщению.

Если один атом способен присоединить к себе другой, значит, он обладает силой притяжения. Но какие же это силы, если они обладают насыщением?

Ведь сила притяжения, например Солнца не уменьшается от того, сколько планет оно к себе притягивает. Точно так же не меняется и сила магнита, если притянуть к одному из полюсов железный гвоздь, а к гвоздю – утюг...

Ни силы тяготения, ни магнитные не обладают насыщенностью. А химические силы — обладают, следовательно, взаимодействие посредством этих сил имеет принципиально иную сущность и характеристики нежели гравитация и электромагнетизм.

Гравитационное взаимодействие – взаимодействие, возникающее между телами за счет всемирного тяготения.

Электромагнитное взаимодействие – взаимодействие между электрически заряженными частицами.

О силе взаимодействия элементарных частиц можно судить по скорости процессов, которые оно вызывает. Процесс, обусловленный сильным взаимодействием, происходит за время ~ 10^-24 сек; за это время сильно взаимодействующая частица (адрон), движущаяся со скоростью порядка скорости света пролетает расстояние порядка своих размеров.

Электромагнитный процесс в этих же условиях длится примерно 10^-21 сек. Характерное же время процессов, происходящих за счёт слабых взаимодействий, гораздо больше: ~ 10^-10 сек.

Теория слабого взаимодействия была создана в конце 1960-х годов американскими физиками Стивеном Вайнбергом (род. 1933) и пакистанским физиком Абдусом Саламом (1926–1996) (учившимся и работавшим в Англии). За что они получили нобелевскую премию 1979 г.

Вайнберг, Стивен. "Первые три минуты: Современный взгляд на происхождение Вселенной". М., 1981

Вайнберг, Стивен "Мечты об окончательной теории: физика в поисках самых фундаментальных законов природы" М., 2004. 253 с.

Другая характеристика взаимодействия – длина свободного пробега частицы в веществе. Сильно взаимодействующие частицы обычно задерживаются железной плитой толщиной в несколько десятков сантиметров.

Слабым взаимодействием обладает частица открытая сразу после нейтрона в начале 1930-х годов. Нейтрино проходило бы, не испытав ни одного столкновения, через железную плиту толщиной порядка миллиарда км. Ещё более слабым является гравитационное взаимодействие. Гравитоны ещё не открытые, но гипотетически возможные переносчики гравитации.

Нейтрино выделяются при термоядерных реакциях в звёздах и пронизывают всю вселенную. Задержать их не может никакое препятствие даже массивные планеты они прошивают их насквозь как будто они прозрачные.

Впервые в экспериментальной физике Нейтрино проявилось в 1914, когда английский физик Джемс Чедвик обнаружил, что электроны, испускаемые при b-распаде атомных ядер в отличие от других видов радиоактивных превращений, имеют непрерывный энергетический спектр. Это явление находилось в явном противоречии с теорией квантов, требовавшей, чтобы при квантовых переходах между стационарными состояниями ядер выделялась дискретная порция энергии (постулат Бора). Поскольку при других излучениях это требование выполнялось, возникло подозрение, что при b-распаде нарушается закон сохранения энергии.

В 1930 Паули высказал гипотезу о существовании новой электрически нейтральной сильно проникающей частицы, то есть обладающей исчезающе малой массой, которая испускается вместе с электроном, что и приводит к нарушению однородности спектра электронов за счёт распределения дискретной порции энергии между обеими частицами. После открытия тяжёлой нейтральной частицы - нейтрона, итальянский физик Энрико Ферми (1901–1954) предложил называть частицу Паули "нейтрино" уменьшительное от нейтрона. В 1933 Паули сформулировал основные свойства нейтрино в их современном виде.

Согласно современным теориям, плотность потоков нейтрино во Вселенной составляет приблизительно 150 частиц на кубический сантиметр. Непосредственным образом измерить этот "космический нейтринный фон" современными техническими методами не представляется возможным, однако физики предсказывают, что "рябь" или "волны" нейтринного океана все-таки оказывают определенное воздействие на протяженные структуры во Вселенной.

Лептоны – класс элементарных частиц, не обладающих сильным взаимодействием, т. е. участвующих лишь в электромагнитных, слабых и гравитационных взаимодействиях. К Лептонам относятся электрон, фотоны, нейтрино и соответствующие им античастицы.

Нуклоны – от лат. nucleus - ядро, общее наименование для протонов и нейтронов - частиц, образующих ядра атомные. Протон и нейтрон рассматриваются как два разных зарядовых состояния одной частицы – нуклона.

Концепции термодинамической необратимости и энтропия

Наиболее резкое противоречие в XX веке возникло между прежней физикой и эволюционной теорией биологии. Если, например, в механике все процессы представляются обратимыми, лишенными своей истории и развития, в конце XIX веке теория Дарвина доказала, что новые виды растений и животных не остаются неизменными, а возникают и развиваются в ходе эволюции в результате борьбы за существование. Следовательно, в живой природе все процессы являются необратимыми – не могут млекопитающие начать превращаться в пресмыкающихся.

Дата добавления: 2014-01-14