Фундаментальныя ўзаемадзеянні: Розніца паміж версіямі

Змесціва выдалена Змесціва дададзена
Artificial123 (размовы | уклад)
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

 
Калібровачныя базоны ў рамках Стандартнай мадэлі.руск.: {{{1}}}

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

  1. Прыблізна. Гл. Канстанта ўзаемадзеяння для больш дакладнага значэння сілы ў залежнасці ад часціцы і яе энергіі.