КАТЕГОРИИ: Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748) |
Проблемы объединения фундаментальных взаимодействий
Современная физика пытается раскрыть все содержание реального мира через проявления четырех видов взаимодействий: гравитационного, электромагнитного, сильного и слабого. Гравитационное взаимодействие описывается фундаментальным законом всемирного тяготения. Все, что имеет массу, а масса присуща любой форме, любому виду материи, испытывает гравитационное притяжение. Оно свободно передается через любые тела, для него не существует преград. Радиус действия гравитационного взаимодействия не ограничен. Гравитационным силам принадлежит доминирующая роль при взаимодействии больших масс, например, космических тел, в этом случае они становятся грандиозными. Так, например, Земля и Луна притягиваются с силой, приблизительно равной 2 ∙ 1016 тонн! Вследствие того, что гравитационные силы являются дальнодействующими, гравитация связывает все тела Вселенной. Гравитационное взаимодействие может играть существенную роль не только в космосе, но и в микромире. На земле гравитационные силы слабы и пропорциональны массе тел. Так, сила притяжения двух людей среднего веса при расстоянии между ними 1 м не превышает 0,03 мг. Скорость распространения гравитационных волн предполагается равной скорости света в вакууме. Электромагнитное взаимодействие связано с наличием электрического и магнитного полей. Электрическое поле возникает при наличии электрических зарядов, а магнитное – при их движении. В отличие от гравитационного взаимодействия, которое всегда проявляется как притяжение, электростатическое взаимодействие между заряженными телами, в зависимости от знака заряда, сводится либо к притяжению, либо к отталкиванию. Электромагнитное взаимодействие обладает универсальным характером и присуще всем телам. Силы электромагнитного происхождения удерживают электроны в окрестности атомного ядра и организуют атомы в молекулы. В астрономических масштабах электромагнитное взаимодействие пренебрежительно мало в связи с тем, что звезды электронейтральны. В масштабах макро- и микромира им принадлежит огромная роль. Радиус действия этих сил неограничен, но они значительно, в 100–1000раз, слабее сильных взаимодействий.
Сильное взаимодействие отвечает за устойчивость ядер и распространяется только в пределах ядра, то есть на расстоянии 10–13 см. Проявлением сильных взаимодействий выступают ядерные силы, объединяющие нуклоны в ядра. Чем сильнее взаимодействуют нуклоны в ядре, тем больше энергия связи. Однако с возрастанием размера ядра энергия связи уменьшается. Так, ядра элементов, находящихся в конце таблицы Менделеева, неустойчивы и могут самопроизвольно распадаться. Такой процесс называют радиоактивным распадом. Сильное взаимодействие трактуется как цветовое взаимодействие между кварками, объединяющимися в адроны. Слабое взаимодействие существует только в микромире. Оно присуще всем адронам и лептонам, но не свойственно фотонам. Силы, которым соответствует слабое взаимодействие, ответственны за превращение и разложение микрочастиц, например, нейтрона на протон, электрон и антинейтрино. Радиус слабого взаимодействия очень мал, всего 10–15 см, поэтому оно ограничивается субатомными частицами. Слабые взаимодействия играют очень важную роль в природе. Они обеспечивают все ядерные процессы, происходящие на Земле и в космосе. Благодаря им происходят ядерные реакции в недрах Солнца и звезд, обеспечивающие Вселенную энергией и веществом. Четыре вида фундаментальных взаимодействий обеспечиваются четырьмя различными видами частиц – переносчиками взаимодействия:
- переносчик электромагнитного взаимодействия – фотон, - переносчики слабого взаимодействия – бозоны, - переносчики сильного взаимодействия – глюоны, - переносчики гравитационного взаимодействия – гравитоны. При электромагнитном взаимодействии одноименно заряженные частицы отталкиваются, а при гравитационном – притягиваются. В современной физике созданы ряд общих законов физических взаимодействий: Теория единого электрослабого взаимодействия: при очень высоких температурах или энергиях (100 ГэВ) слабое и электромагнитное взаимодействия объединяются и создают единый фундаментальный заряд. Этот заряд порождает общее поле, квантом которого служит безмассовая частица бозон. Теория Большого объединения объединяет слабое и электромагнитное взаимодействия еще и с сильным взаимодействием; разрабатывается теория суперобъединения, которая включает все четыре фундаментальных взаимодействия, объединение которых возможно при сверхвысоких энергиях порядка 1019ГэВ.
Литература: 1, 4–9.
Лекция 5. СТРОЕНИЕ ВЕЩЕСТВА
Дата добавления: 2015-07-02; Просмотров: 2671; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы! Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет |