Alapvető természeti erők

A gravitációs kölcsönhatás közös az összes szervek az Univerzum, amely megnyilvánul a formában az egyetemes tömegvonzás erők. Ezek az erők felelősek a létezését csillagok, bolygó rendszerek, stb Gravitációs kölcsönhatás rendkívül gyenge, és a világ elemi részecskék közönséges energiák közvetlen szerepet játszik. Van gravitáció hatása fokozódik, ha a W energiák

Október 28 eV, amelyek megfelelnek a távolságok R

Azonban a nagy távolságok, a gravitáció válik a domináns kölcsönhatás, mondhatni, a domináns erő az univerzumban.

Általánosan elfogadott, hogy a gravitációs kölcsönhatás manifesztálódik a vonzereje szervek egymáshoz, de az utóbbi években, és olyan alternatív leíró elmélet gravitációs kölcsönhatás formájában kölcsönös taszítása a holttesteket.

A gravitáció törvénye miatt nagyon pontosan írja le a mozgást bolygó a Naprendszerben. Azonban abban az esetben, erős gravitációs mezőben nyilvánvaló eltérést a megfigyelt és a becsült valójában a törvény szerint, a mozgás az égitestek. A legismertebb példa az ilyen eltérést - a perihelion Mercury.

A pontosabb gravitáció elmélete írták le 1915-ben Albertom Eynshteynom, hogy ő teremtett az általános relativitáselmélet (GR). Gravity GR leírja a változó geometriai tulajdonságai a tér-idő hatására az anyag található a teret.

Mostanáig a gravitáció továbbra is a legnagyobb rejtély, hogy az emberi természet nem világos, csak akkor tudjuk leírni a hatását a különböző elméletek, figyelembe ez magától értetődő. Ugyanakkor ugyanez mondható el sok más fizikai jelenségek.

Az elektromágneses kölcsönhatás,

A legismertebb és legjobban tanulmányozott közvetlenül részt elektromosan töltött részecskék és fotonok. Az egyik megnyilvánulása - Coulomb erők, amelyek hozzájárulnak az atomok létezésének. Ez az elektromágneses kölcsönhatás felelős a túlnyomó többsége a makroszkopikus tulajdonságait az anyag. Ez felelős a folyamatok létrehozását és megsemmisítését elektron-pozitron pár a bomlás a semleges pion, a Compton-szórás elektronok miatt rugalmas szórás a magok, protonok és az elektronok más t. D.

közös az összes részecskék, kivéve fotonok. A leghíresebb ő megnyilvánulása - a béta-transzformáció az atommagok. Azt is előírja a bizonytalanság sok elemi részecskék, mint a neutronokat. Példák a gyenge eljárások szintén lebomlik a müonokat és pionok. Az utóbbi években intenzíven tanulmányozták ilyen gyenge folyamatokat, mint a szórás a neutrínók és antineutrinos az atommagok, protonok és elektronok. Megjegyezzük, hogy ebben a tekintetben a neutrínó - az egyedi részecskék, mivel ezek csak részt gyenge kölcsönhatás (kivéve a gravitáció).

jellemző részecskék úgynevezett hadronokat [hadros (Gr.) - nehéz, masszív, nagy], tartozik a számát hadron, különösen a proton-neutron p és n a legtöbb ismert megnyilvánulása -. nukleáris erő, biztosítva a létezését a atommagok. Példák a folyamatok által okozott erős kölcsönhatás - reakció antipro- és antineutron reakció furcsa részecskék.

Az erős kölcsönhatás forrása hatalmas energiát. A legjellemzőbb példa a felszabaduló energia az erős kölcsönhatás - a napot. A belső tér a Nap és a csillagok folyamatosan termonukleáris reakciók okozta erős kölcsönhatást. Erős kölcsönhatást nyilvánul által meghatározott régió a méretei a mag, azaz a körülbelül 10 -13 cm.

Minden alapvető fizikai kölcsönhatások különböző intenzitású, a hatósugár és időskálán.

Azonban az univerzum látjuk ma a segítségével a legújabb technikákat, nagyon eltér az égi mechanizmus, mely szigorúan szabályozza a newtoni gravitáció. Metagalactic dühöngő óceán által lakott ezek a „szörnyek”, mint a pulzár és fekete lyukak, kevéssé hasonló a mért mozgásának égi mechanizmus. Illetve, és festeni egy képet a világegyetem segítségével Newton modell lehetetlenné válik. Ha megértjük, hogyan, hogy a gravitáció működteti a világ (I), úgy érjük el, relativisztikus kozmológia alapján az általános relativitáselmélet.

Abban az időben, amikor Einstein kezdte építeni a híres elméletet, hogy a világ körülöttünk volt, mivel úgy tűnt, hogy a fizikusok, tele van a különböző erők: a kémiai, elektromágneses, kapilláris, rugalmasság, tapadás, és más erők. Is ismert, két erőterek - gravitációs (I) és az elektromágneses (II). Ezek a területek sok tekintetben hasonlít egymáshoz, és még mindig nagyon különböző, különösen ki vannak téve a különböző matematikai törvények. Maxwell-egyenletek (II, I), amely ismerteti az elektromágneses mező, nem veszi figyelembe a jelenléte a gravitáció, és ez csodálatos volt Einstein sok éven át. Miért a két legfontosabb területen kell lennie két különböző egyenletek? elektromosság és mágnesesség - akár természetben kell elrendezni, hogy az elektromágneses és gravitációs PO- egyszerűen különböző megnyilvánulásai ugyanazon egyesített mező, ahogy az elektromágneses mező a Faraday-Maxwell egyesítjük a két természetes jelenség, hogy úgy tűnt, teljesen független, lehet ez? Egyesített elmélet minden erő és a mezők vált Einstein álma közvetlenül a befejezése után az ő általános relativitáselmélet.

Ma van remény, hogy ez az álom fokozatosan lefordítani a valóságot. Listája alapvető erő és a mezők folyamatosan változik, kezdve a munka Niels Bohr, sőt, egyesítette a kémiai és fizikai kölcsönhatások. A 20 éves a huszadik században, világossá vált, hogy a legtöbb erők, amelyekkel fizikusok és vegyészek tapasztalt laboratóriumi kísérletek, van elektromágneses eredetű. Elektromágnesesség rendkívül sokoldalú: a ábra mutatja a különböző megnyilvánulásai, hogy - a villanymotor (II, 4), hogy a lézer (II, 5) és a teleszkóp (II, 6). A fény, amely különös jelentőséggel bír a túlélés az ember és más fajok is van egy elektromágneses természetét - ez jár a kibocsátott elektromágneses hullámok. Ábra (II, 2) mutatja, a folyamat a klasszikus elektromágneses sugárzás által kibocsátott töltött részecske. Amikor gyorsuló töltés erővonalak kísérő izlamyvayutsya területén, anélkül, hogy rekonstruálni a változás után a részecske sebességének és a levált azokból. A kvantum-elmélet elektromágneses mező folyamatokat, mint a sugárzás és szóródás feltöltött részecskék egymástól cseréjével járó úgynevezett virtuális fotonok (a latin «értelmében» - lehetőséget), és leírja, szemléltető diagramok feltalált kiváló amerikai elméleti Richard Feynman (II, 3) .

Kvantumelektrodinamika volt olyan sikeres, és adott egy jó egyezést mutat a számítások tapasztalat, hogy vált modell nukleáris vzaimodeystviy- gyenge (III) és erős (IV). A gyenge kölcsönhatás először észre a 20-as évek. Azt találtuk, hogy az atomok kibocsátott béta-részecskék - gyors elektronok, megmagyarázhatatlan módon energiát veszítenek. Ezután a svájci teoretikus Wolfgang Pauli azt javasolta, hogy van egy láthatatlan részecske, amely elszállítja a hiányzó energiát. Egy évvel később, Enrico Fermi nevű részecske láthatatlanság „neutrínó”. Nem volt könnyű megtalálni, mert csak találtak 1956. A legfontosabb reakció magában neutrínók - bomlás a neutron, mind a szabad és fogoly sejtmagon belüli (III). Szabad neutron bomlik elektronok, protonok és antineutrinos körülbelül 12 percig. Ezt a folyamatot nevezik béta-bomlás, és ez történik részvételével az újonnan felfedezett (1983) W-bozon, amely szimbólumává vált a szerencse egységes elmélet az elektromágneses és a gyenge kölcsönhatás.

Ha a hatósugár a gravitáció és az elektromágneses erő szinte végtelen, ez olyan kicsi, a gyenge kölcsönhatás, ami még mindig nem mérik. A várható érték (nagyságrendileg 10 -15 cm) két nagyságrenddel kisebb, mint a mag sugara. Ezért, például a gyenge kölcsönhatás a magok a két szomszédos atom (és nem tudnak megközelíteni, hogy a távolság kisebb, mint 10 -8 cm) teljesen elhanyagolható. De ennek ellenére a gyenge kölcsönhatás fontos szerepet játszik a természetben. Ha, mondjuk, lehetséges volt, hogy „kikapcsolja” a gyenge kölcsönhatás, akkor szűnik nap, és sok más csillagok, mint lehetetlenné válna szekvencia fúziós reakciók a szén részvételével, nitrogént, hidrogént és fluoratom a katalizátorok, amelyek képződését eredményezi a hélium hidrogén (Bethe ciklus).

Egyéb nukleáris reakció - erős - összeköti a nukleonokat a sejtmagban (IV). Létezik ma erős kölcsönhatás elmélet, valamint a szegények, épül a modell kvantumelektrodinamika. Ez az elmélet az úgynevezett kvantum-színdinamika, és az előtag „króm” azt jelenti, hogy az erők között nem elektromos és színes díjakat. Azonban, az erős kölcsönhatást a transzmissziós mechanizmus ugyanaz, mint az átviteli az elektromágnesesség: kölcsönhatásra vonatkozik két töltött részecskék úgy végezzük cseréje egy harmadik részecske. Azonban, egy erős kölcsönhatás egy felhő a virtuális részecskék sűrűn közelében koncentrálódnak kölcsönható nukleonok, és a függőség nukleáris erők a távolság által meghatározott Yukawa potenciális (nevében a japán teoretikus, első javasolt csere mechanizmusa). Ez egy erős kölcsönhatás felelős különböző nukleáris folyamatokat, amelyek hatalmas mennyiségű energia szabadul fel.

Így a világegyetem képezik az ereje mind a négy típus. A skála a jelenség határozza meg minden alapvető erő, amely attól függ, hogy a sugár a keresete. A tendencia nyilvánul főleg a csillagászati ​​és kozmológiai mérlegek, elektromágneses erők - az úgynevezett makroszkopikus világban ez a világon az emberi tevékenység, a Föld méretét, akár távolságok nagyságrendű atomi. Rövid hatótávolságú nukleáris erők, milyen nagy és fontos, mint ők, nem vesznek részt egy ilyen nagyszabású jelenségek.

De távolságok annyira jelentéktelen, hogy a nucleus hozzájuk képest - mindegy, hogy a Galaxy képest közönséges emberi dimenzióit, a gravitáció jön szóba újra. Olyan távolságra (nagyságrendileg 10 -33 cm), a geometria világunk sosem hagyjuk egyedül - folyamatosan ingadozik, „lélegzik”. De a geometria a világ, a téridő görbületének - ez a gravitáció. Ezért a híres amerikai fizikus Sheldon Glashow négy alapvető erők, amelyek alakja az egész univerzumot, társított kígyó harapás saját farkát.

De az elején 1986-csoport amerikai fizikusok létezésére utaltak másik erő, az ötödik. ami nem kevésbé alapvető, mint a hagyományos kvartett. Az új erő, ha tényleg létezett vezetne meglepő jelenség: például neki köszönhetően alma a légüres térben, ahol az „off” ellenállás a közeg, akkor leesik a földre, gyorsabb, mint az öntöttvas kettlebell. Ezen felül, ha a természetben van egy erő, amely nem feltétlenül igaz sem Newton gravitációs törvénye vagy Einstein ekvivalencia elv, amely megalapozza az általános relativitáselmélet.

Pankratov „Tudomány és Élet” №5-1987.

>>> Tovább: A kísérleti igazolását Einstein általános relativitáselmélete.