Элементарные частицы – это первичные неразложимые частицы, из которых состоит вся материя. Эл.ч. участвуют во всех видах известных взаимодействий. Различаются четыре вида фундаментальных взаимодействий в природе: 1) Сильное – происходит на уровне атомных ядер и представляет собой взаимное притяжение и отталкивание их составных частей. Сильное взаимодействие происходит между порионами, нуклонами и гиперонами. Оно действует на расстоянии 10-13см. При определенных условиях сильное взаимодействие очень прочно связывает частицы, в результате чего образуются материальные системы с высокой энергией связи – атомные ядра. Именно по этой причине ядра атомов являются весьма устойчивыми, их трудно разрушить. Одно из проявлений СВ – ядерные силы, открыты Резерфордом в 1911 одновременно с открытием атомного ядра. СВ в тысячи раз сильнее эм. Сильное взаимодействие удерживает протоны в ядре атома, не позволяя им разлететься под действием электромагнитных сил отталкивания. Сильное взаимодействие ответственно за образование атомных ядер, в нем участвуют только тяжелые частицы: протоны и нейтроны. Ядерные взаимодействия не зависят от заряда частиц, переносчиками этого типа взаимодействий являются глюоны. Примером сильного взаимодействия выступают термоядерные реакции на Солнце и других звездах. Принцип сильного взаимодействия использован при создании водородного оружия. 2) Слабое – возможно между различными частицами. Оно простирается на расстоянии 10-15 – 10-22см и связано главным образом с распадом частиц, например, с происходящими в атомном ядре превращениями нейтрона в протон, электрон и антинейтрино. В соответствии с современным уровнем знаний большинство частиц нестабильны именно благодаря слабому взаимодействию. В результате слабых взаимодействий нейтроны, входящие в состав атомного ядра, распадаются на три типа частиц: положительно заряженные протоны, отрицательно заряженные электроны и нейтральные нейтрино. Переносчиками слабого взаимодействия являются бозоны. 3) Электромагнитное – ≈ в тысячу раз слабее сильного, но значительно более дальнодействующее. Взаимодействие такого типа свойственно электрически заряженным частицам. Носителем электромагнитного взаимодействия является не имеющий заряд фотон – квант электромагнитного поля. В процессе электромагнитного взаимодействия электроны и атомные ядра соединяются в атомы, атомы - в молекулы. В определенном смысле это взаимодействие является основным в химии и биологии. Первой единой теорией электромагнитного поля выступила концепция Дж. Максвелла. Электромагнитные взаимодействия существуют только между заряженными частицами: электрическое поле - между двумя покоящимися заряженными частицами, магнитное - между двумя движущимися заряженными частицами. Электромагнитные силы могут быть как силами притяжения, так и силами отталкивания. Одноименно заряженные частицы отталкиваются, разноименно — притягиваются. Переносчиками этого типа взаимодействия являются фотоны. 4) Гравитационное – самое слабое, не учитываемое в теории элементарных частиц, поскольку на характерных для них расстояниях порядка 10-13см оно дает чрезвычайно малые эффекты. Однако на ультрамалых расстояниях (порядка 10-33см) и при ультрабольших энергиях гравитация вновь приобретает существенное значение. Здесь начинают проявляться необычные свойства физ. вакуума. Сверхтяжелые виртуальные частицы создают вокруг себя заметное гравитационное поле, которое начинает искажать геометрию пространства. В космических масштабах гравитационное взаимодействие имеет решающее значение. Радиус его действия не ограничен. Самое универсальное. Оно действует везде и на всё. Зато – самое слабое Принято считать, что оно осуществляется с помощью обмена гравитонами. Теория гравитации И. Ньютона, основу которой составляет закон всемирного тяготения, стала одной из составляющих классической механики. Закон всемирного тяготения гласит: между двумя телами существует сила притяжения, прямо пропорциональная произведению их масс и обратно пропорциональная квадрату расстояния между ними. Силы гравитации - это силы притяжения. Гравитационная сила действует на очень больших расстояниях, ее интенсивность с увеличением расстояния убывает, но не исчезает полностью. Считается, что переносчиком гравитационного взаимодействия является гипотетическая частица гравитон. Все 4 взаимодействия необходимы и достаточны для построения разнообразного мира. Без сильных взаимодействий не существовали бы атомные ядра, а звёзды и Солнце не могли бы генерировать за счёт ядерной энергии теплоту и свет. Без электромагнитного взаимодействия не было бы ни атомов, ни молекул, ни тепла и света. Без слабых взаимодействий не были бы возможны ядерные реакции в недрах солнца и звёзд, необходимые для жизни тяжёлые элементы не могли бы распространиться во Вселенной. Без гравитационного взаимодействия не только не было бы галактик, звёзд, планет, но и вся Вселенная не могла бы эволюционировать, т.к. гравитация является объединяющим фактором, обеспечивающим единство Вселенной как целого и её эволюцию. Взаимодействие любого вида должно иметь своего физического агента. Без посредника оно не протекает. В основе такого требования лежит тот факт, что скорость передачи любого воздействия ограничено фундаментальным переделом – скоростью света. Поэтому отталкивание или притяжение передается через среду их разделяющую. Такой средой является вакуум (от латинского - пустота: особое состояние электромагнитного поля при отсутствии возбуждения). Физ. вакуум – не пустота, а особое состояние материи. В ней постоянно происходят сложные процессы, связанные с непрерывным появлением и исчезновением так называемых виртуальных ч. При создании теории взаимодействия используют такую модель: заряд создает вокруг ч. поле, порождающее присущие ему частицы – бозоны. (Заряд частицы возмущает вакуум и это возмущение с затуханием передается на определенное расстояние). Оказавшись в радиусе действия своих однотипных зарядов две реальные частицы (протон и нейтрон) начинают стабильно обмениваться виртуальными бозонами. Одна частица испускает бозон и тут же поглощает идентичный бозон, испускаемый частицей-партнером, и наоборот. Обмен бозонами и создает эффект притяжения и отталкивания частиц-хозяев. Все виды взаимодействий однотипны. Современна физика пришла к выводу, что все четыре фундаментальных взаимодействия, необходимые для создания из элементарных частиц сложного и разнообразного материального мира, можно получить из одного фундаментального взаимодействия – суперсилы. Теория великого объединения: это концепция, пытающая соединить все силы взаимодействий в одно единое (суперсила). Наиболее ярким достижением стало доказательство того, что при очень высоких температурах (или энерзиях) все четыре взаимодействия объединяются в одно (при энергии 1019 ГэВ происходит объединение всех четырех взаимодействий) – это предположение носит чисто теоретический характер, поскольку экспериментальным путем его проверить невозможно.
Поможем написать любую работу на аналогичную тему