Фундаментальныя ўзаемадзеянні: Розніца паміж версіямі
Новая старонка: ''''Фундаментальныя ўзаемадзеянні''' — тыпы ўзаемадзеяння Элементарныя часціцы|элементар...' |
(Няма розніцы)
|
Версія ад 12:51, 3 верасня 2013
Фундаментальныя ўзаемадзеянні — тыпы ўзаемадзеяння элементарных часціц і складзеных з іх цел, якасна адрозніваюцца.
На сёння дакладна вядома існаванне чатырох фундаментальных узаемадзеянняў:
Пры гэтым электрамагнітнае і слабае ўзаемадзеяння з'яўляюцца праявамі адзінага электраслабага ўзаемадзеяння.
Вядуцца пошукі іншых тыпаў фундаментальных узаемадзеянняў, як у з'явах мікрасвету, так і ў касмічных маштабах, аднак пакуль якога-небудзь іншага тыпу фундаментальнага ўзаемадзеяння не выяўлена.
У фізіцы механічная энергія дзеліцца на два віды — патэнцыйную і кінетычную энергію. Прычынай змены руху цел (змены кінетычнай энергіі) з'яўляецца сіла (патэнцыйная энергія) (гл. другі закон Ньютана). Даследуючы навакольны нас свет, мы можам заўважыць мноства самых разнастайных сіл: сіла цяжару, сіла нацяжэння ніткі, сіла сціску спружыны, сіла сутыкнення цел, сіла трэнн, сіла супраціўлення паветра, сіла выбуху і г. д. Аднак калі была высветленая атамарнага структура рэчыва, стала зразумела, што ўся разнастайнасць гэтых сіл ёсць вынік ўзаемадзеяння атамаў адзін з адным. Паколькі асноўны від міжатамных ўзаемадзеянняў — электрамагнітны, то, як аказалася, большасць гэтых сіл — толькі розныя праявы электрамагнітнага ўзаемадзеяння. Адно з выключэнняў складае, напрыклад, сіла цяжару, прычынай якой з'яўляецца гравітацыйнае ўзаемадзеянне паміж целамі, якія валодаюць масай.
Табліца
Узаемадзеянне | Бягучае апісанне тэорыяй | Зарад | Часціца-пераносчык | Адносная сіла[1] | Залежнасць ад адлегласці | Радыус узаемадзеяння (м) |
---|---|---|---|---|---|---|
Гравітацыя | Агульная тэорыя адноснасці | Маса | Гравітон (гіпатэтыч.) | 1 | ∞ | |
Слабае | Тэорыя электраслабага ўзаемадзеяння (ТЭЎ) | Слабы ізаспін | W+ W- Z0 базоны | 1025 | 10−18 | |
Электрамагнітнае | Квантавая электрадынаміка (КЭД) | Электрычны заряд | Фатон | 1036 | ∞ | |
Моцнае | Квантавая хромадынаміка (КХД) | Каляровы зарад | Глюён | 1038 | (см. дискуссия) |
10−15 |
Гісторыя
Да пачатку XX стагоддзя высветлілася, што ўсе вядомыя да таго моманту сілы зводзяцца да двух фундаментальных узаемадзеянняў: электрамагнітнага і гравітацыйнага.
У 1930-я гады фізікі выявілі, што ядра атамаў складаюцца з нуклонаў (пратонаў і нейтронаў). Стала зразумела, што ні электрамагнітныя, ні гравітацыйныя ўзаемадзеянні не могуць растлумачыць, што ўтрымлівае нуклоны ў ядры. Было пастуляванае існаванне новага фундаментальнага ўзаемадзеяння: моцнага ўзаемадзеяння. Аднак у далейшым апынулася, што і гэтага недастаткова, каб растлумачыць некаторыя з'явы ў мікрасвеце. У прыватнасці, было незразумела, што прымушае распадацца свабодны нейтрон. Тады было пастуляванае існаванне слабага ўзаемадзеяння, і гэтага аказалася дастаткова для апісання ўсіх з'яў у мікрасвеце, што да гэтага часу назіраліся.
Стварэнне адзінай тэорыі фундаментальных узаемадзеянняў
Першай з тэорый узаемадзеянняў стала тэорыя электрамагнетызму, створаная Максвелам ў 1863 годзе. Затым у 1915 г. Эйнштэйн сфармуляваў агульную тэорыю адноснасці, якая апісвае гравітацыйнае поле. З'явілася ідэя пабудовы адзінай тэорыі фундаментальных узаемадзеянняў (якіх на той момант было вядома толькі два), падобна таму, як у Максвела атрымалася стварыць агульнае апісанне электрычных і магнітных з'яў. Такая адзіная тэорыя аб'яднала б гравітацыю і электрамагнетызм ў якасці прыватных праяў нейкага адзінага ўзаемадзеяння.
На працягу першай паловы XX стагоддзя шэраг фізікаў распачалі шматлікія спробы стварэння такой тэорыі, аднак ні адной цалкам здавальняючай мадэлі вылучана не было. Гэта, у прыватнасці, звязана з тым, што агульная тэорыя адноснасці і тэорыя электрамагнетызму розныя па сваёй сутнасці. Прыцягненне апісваецца скрыўленнем прасторы-часу, і ў гэтым сэнсе гравітацыйнае поле ўмоўна нематэрыяльнае (эмпірычна недыскрэтна), але як і іншыя формы ўзаемадзеяння распаўсюджваецца з лімітава дапушчальнай хуткасцю святла (гл. Хуткасць гравітацыі), у той час як электрамагнітнае поле прадстаўляе ўсе неабходныя атрыбуты матэрыі.
У другой палове XX стагоддзя задача пабудовы адзінай тэорыі ўскладнілася неабходнасцю ўнясення ў яе слабага і моцнага узаемадзеянняў, а таксама квантавання тэорыі.
У 1967 Саламам і Вайнбергам была створана тэорыя электраслабага ўзаемадзеяння, якая аб'яднала электрамагнетызм і слабыя ўзаемадзеянні. Пазней ў 1973 годзе была прапанаваная тэорыя моцнага ўзаемадзеяння (квантавая хромадынаміка). На іх аснове была пабудавана Стандартная Мадэль элементарных часціц, якая апісвае электрамагнітнае, слабае і моцнае ўзаемадзеянні.
Эксперыментальная праверка Стандартнай Мадэлі заключаецца ў выяўленні прадказаны ёю часціц і іх уласцівасцяў. У сапраўдны момант адкрыты ўсе элементарныя часціцы Стандартнай Мадэлі.
Такім чынам, у цяперашні час фундаментальныя ўзаемадзеянні апісваюцца двума агульнапрынятымі тэорыямі: агульнай тэорыяй адноснасці і стандартнай мадэллю. Іх аб'яднання пакуль дасягнуць не ўдалося з-за цяжкасцей стварэння квантавай тэорыі гравітацыі. Для далейшага аб'яднання фундаментальных узаемадзеянняў выкарыстоўваюцца розныя падыходы: тэорыя струн, пятлявая квантавая гравітацыя, а таксама М-тэорыя.
Гл. таксама
Зноскі
- ↑ Прыблізна. Гл. Канстанта ўзаемадзеяння для больш дакладнага значэння сілы ў залежнасці ад часціцы і яе энергіі.