Виды и характеристики фундаментальных взаимодействий

Размещено на http://www.allbest.ru/

Виды и характеристики фундаментальных взаимодействий

Орлов А.В.,

кандидат технических наук, доцент Стерлитамакскй филиал Башкирского Государственного университета Россия, г. Стерлитамак

Даутова И.Ф., студент факультет "Естественнонаучный" Стерлитамакский филиал Башкирского Государственного университета Россия, г. Стерлитамак

Аннотации

В статье рассматриваются четыре вида фундаментальных взаимодействий существующих в природе, их основные характеристики, носители, радиусы действия.

Ключевые слова: частица, сила, электрон, модель, глюоны, притяжение, скорость, базовые векторы.

Orlov A.V., фундаментальный кварк ядро

Candidate of Technical Sciences, Associate Professor Sterlitamak branch of Bashkir State University

Russia, Sterlitamak Dautova I.F., student 3year, faculty of "Natural Science" Sterlitamak branch of Bashkir State University

Russia, Sterlitamak

TYPES AND CHARACTERISTICS OF FUNDAMENTAL INTERACTIONS

Annotation: the article considers four types of fundamental interactions existing in nature, their main characteristics, carriers, and ranges of action.

Key words: particle, force, electron, model, gluons, attraction, velocity, basic vectors.

Физика - интересная и актуальная наука, потому что все объекты, процессы, явления объективно существующего материального мира постоянно взаимодействуют между собой. И в ходе этого взаимодействия претерпевают определенные превращения и изменения. В данный момент в физике известны четыре вида взаимодействия, которые являются основными, фундаментальными, т.е. не сводятся к другим видам. Согласно теории близкодействия, существует некий проводник (например, эфир), через который одно тело передает свое влияние на другое, и при этом с конечной скоростью. Теория дальнодействия находила, что взаимодействие между телами осуществляется через пустое пространство. Это пространство не принимает никакого участия в передаче взаимодействия и передача происходит сразу же. Теория дальнодействия нашла много сторонников в середине XVII века после открытия Ньютоном закона всемирного тяготения. Гравитационное взаимодействие глобально: в нем участвуют все тела, которые есть в природе - от звезд, планет и галактик до микрочастиц: атомов, электронов, ядер. Его радиус действия равен бесконечности. Значит, слабое взаимодействие сильнее гравитационного, но оно эффективно только на очень малых расстояниях. Известный ученый Э.Ферми в 1933 г. разработал концепцию для объяснения бета-распада - процесса превращения нейтрона в протон и вытеснения электрона (бета-частицы). Данный физик определил новейший тип силы, которая называется слабым взаимодействием, и, которое отвечало за распад, фундаментальный процесс превращения нейтрона в протон, нейтрино и электрон, который впоследствии был определен как антинейтрино. Но слабое взаимодействие проявляется на протяжении 10-18 м. В радиоактивных распадах слабая сила приблизительно в 100 000 раз меньше электромагнитной, но все же, она внутренне равна электромагнитной, и эти два явно различных явления, как полагают, представляют собой проявления единой электрослабой силы. А ведь это доказывается тем, что они объединяются при энергиях более 100 ГэВ. А вот в 1935 году физик из Японии Х. Юкава изобрел первую количественную теорию взаимодействия нуклонов, который происходит посредством обмена новыми частицами, которые сейчас известны как пи-мезоны (или пионы). Пионы были открыты экспериментально в 1947 году. Согласно этой модели, элементарные частицы являются строительными блоками Вселенной. Одной из таких частиц является кварк. Кварки являются бесструктурными, точечными частицами; это проверено вплоть до масштаба примерно 10-16 см, что примерно в 20 тысяч раз меньше размера протона. Из этих бесструктурных точечных частиц состоят ядра атомов. В естественной природе не существует что-то меньшее, чем кварк. В настоящее время известно 6 разных "сортов" кварков. Опишем их названия в порядке возрастания массы кварков: верхний; нижний; странный; очарованный; прелестный; истинный. Взаимодействие между кварками описывает теория квантовой хромодинамики [1, с. 121]. В соответствии с этой теорией кварки взаимодействуют друг с другом, обмениваясь при этом особыми частицами - глюонами. Для калибровочного описания сильного взаимодействия постулируется, что кварки обладают и дополнительной внутренней характеристикой, называемой "цвет". Каждому кварку соответствует антикварк - античастица с противоположными квантовыми числами. В сильном взаимодействии участвуют кварки и глюоны и составленные из них частицы, называемые адронами (барионы и мезоны). Сильное взаимодействие действует в масштабах порядка размера атомного ядра и менее, отвечает за связь между кварками в адронах и за притяжение между нуклонами (к барионам относят протоны и нейтроны) в ядрах. Для наглядного представления рассмотрим пример. Пусть пара фигуристов на катке едут друг другу навстречу. Приблизившись, один из них вдруг выплескивает на другого ведро воды. Из-за этого он затормозит и изменит направление движения. И тот, который получил порцию воды, также затормозит и изменит свое направление. Таким образом, "обменявшись" водой, они изменили направление движения. По закону Ньютона, могло бы произойти силовое взаимодействие между фигуристами. В данном примере можно увидеть, что эта сила возникла посредством обмена водой [2, с. 73].

Квантовая хромодинамика (КХД) - калибровочная теория квантовых полей, обрисовывает мощное взаимодействие элементарных частиц. Согласно квантовой электродинамике (КЭД) в процессе обмена фотонами появляется электрическая мощь. Например, определенно устроена и КХД, лишь только взамен электрических зарядов взаимодействия между кварками вызваны особенным свойством, который позднее научные работники обозначили термином "цвет". Понятие "цвет", естественно же, не содержит ни малейшего отношения к оптическим цветам и введено для популяризации. Причина в том, что инвариантная в цветовом месте композиция есть сумма трёх всевозможных цветов. Это припоминает то, что сумма трёх ведущих оптических цветов - красноватого, зелёного и синего-дает белый цвет, то есть бесцветность. Как раз в данном значении базовые векторы в цветовом месте нередко именуют не 1-ый, 2, 3-ий, а "красный" (к), "зелёный" (з) и "синий" (с). Антикваркам отвечают анти-цвета (ак, аз, ас), причём композиция "цвет + антицвет" также бесцветная. Глюоны же в цветовом месте есть композиции "цвет-антицвет", причём эти композиции, которые не считаются инвариантными сравнительно вращений в цветовом месте. Этих независящих композиций как оказалось 8. К примеру, "синий" кварк имеет возможность испустить "синий-антизелёный" глюон и трансформироватся при данном в "зелёный" кварк [3, с. 213].

Таким образом, физики давно рвались сделать единственную основополагающую концепцию, которая совместила бы все известные силы. Все знают, что эта теория имела возможность бы обнаружить суть связей меж данными силами, разъясняя в то же время их бесспорное отличие. Эта унификация пока же ещё не достигнута, но в последнее время наличествует важный прогресс. Но эти силы остаются разными, в доктрине они делаются математически связанными.

Впрочем то, получается что в данный момент все 4 силы описываются при помощи теорий, которые схожи по структуре, в конечном результате имеет возможность оказаться больше необходимым. Данная теория внесла большой вклад в развитие физики как науки.

Использованные источники