Concepte cu rază scurtă și cu rază lungă de acțiune

2.7. Interacțiune, cu rază scurtă de acțiune, cu interacțiune pe distanțe lungi

2.7.1. Concepte cu rază scurtă și cu rază lungă de acțiune

Acțiune pe distanțe lungi. După descoperirea legii gravitației universale de către I. Newton și apoi a legii lui Coulomb, care descrie interacțiunea corpurilor electrice încărcate, a apărut o întrebare. de ce corpurile fizice care au o masă acționează reciproc la distanțe mari printr-un spațiu gol și de ce corpurile încărcate interacționează între ele chiar și printr-un mediu neutru din punct de vedere electric?






Înainte de introducerea conceptului de "câmp", nu a existat un răspuns satisfăcător la această întrebare. Pentru o lungă perioadă de timp sa crezut că interacțiunea dintre corpuri poate fi efectuată direct printr-un spațiu gol care nu participă la transferul de interacțiuni și transferul interacțiunii dintre corp și corp este transmis instantaneu, adică cu viteză infinită. Această presupunere este esența conceptului de acțiune pe distanțe lungi, care a fost susținut de R. Descartes. Majoritatea oamenilor de știință au aderat la acest concept până la sfârșitul secolului al XIX-lea.

Principiul rază lungă de acțiune stabilit în fizica, de asemenea, deoarece interacțiunea gravitațională a corpurilor macroscopice, în conformitate cu legea gravitației universale Newton discret - atracția este prea slab pentru a fi simțit. Prin urmare, din punct de vedere experimental, a fost dificil să se confirme sau să se respingă. Doar experimentele cunoscute ale lui G. Cavendish au fost primele observații de laborator ale atracției gravitaționale.

Rază scurtă de acțiune. Dimpotrivă, legile de interacțiune a corpurilor încărcate electric au permis verificarea lor relativ simplă. Sa constatat în curând că interacțiunea încărcărilor electrice nu are loc instantaneu. Fiecare particulă încărcată electric creează un câmp electric care acționează simultan asupra altor particule, dar după un timp.

Cu alte cuvinte, interacțiunea este transmisă printr-un intermediar - câmpul electromagnetic, iar viteza de propagare a câmpului electromagnetic este egală cu viteza luminii. Aceasta este esența conceptului de acțiune pe rază scurtă de acțiune.

2.7.2. Tipuri de interacțiuni fundamentale

Conform conceptului de interacțiuni cu rază mică între toate yulami (altele decât contactul direct între ele) sunt realizate folosind aceste sau alte domenii (de exemplu, interacțiunea teoriei gravitatiei - prin intermediul câmpului gravitațional, interacțiunea electromagnetică - prin intermediul câmpurilor electromagnetice). Până în secolul al XX-lea. Au fost cunoscute doar două tipuri de interacțiuni: gravitaționale și electromagnetice.

În prezent, pe lângă interacțiunile gravitaționale și electromagnetice, există două mai cunoscute - așa-numitele interacțiuni slabe și puternice. Aceste tipuri de interacțiuni în fizica modernă sunt fundamentale.

interacțiune slabă este responsabilă de interacțiunea intranucleare rezultă, de exemplu, să se descompună neutron cu emisia de electroni (β-radiații), interacțiunea puternică - pentru interacțiunea vnutrinuklonnye, deține quark în interiorul nucleoni.

Efectul spațial al celor patru interacțiuni este diferit. Deci, interacțiunile gravitaționale și electromagnetice sunt descrise de legile "patratelor inverse ale distanțelor" și se manifestă în tot spațiul în mod formal până la infinit. Interacțiunile puternice apar numai în mărimea nucleului







10 -13 cm, și interacțiuni slabe - la distanțe de mai multe ori dimensiunea nucleelor.

Puterea relativă a interacțiunilor este diferită. Dacă interacțiunea puternică este luată în mod obișnuit ca unitate, interacțiunea electromagnetică va fi de 10 ori mai mică, interacțiunea slabă va fi 10 10, iar interacțiunea gravitațională va fi de 10 38 ori mai mică decât interacțiunea puternică.

Și, deși forța interacțiunilor este în esență diferită, nici una dintre ele nu poate fi neglijată. Fiecare interacțiune poate avea o influență decisivă asupra proceselor într-un anumit caz. Chiar și o astfel de interacțiune, cum ar fi gravitatea, în ciuda micimea sale aparente (38 până la 10 ori mai puțin puternică interacțiune) joacă, de exemplu, un rol dominant în ordinea proceselor exterioare unde există obiecte cu greutate mare și fenomene de mari dimensiuni spațiale.

În a doua jumătate a secolului XX. au fost efectuate eforturi intense privind posibila unificare a interacțiunilor electromagnetice, slabe și puternice.

Până acum, S. Weinberg. Shlash Glashow și A. Salam au reușit să creeze o teorie unificată a interacțiunii electroweak. Conform acestei teorii, interacțiunile electroweak corespund particulelor - quanta câmpului electroweak - bosoni W

și Z 0. În curând, astfel de particule au fost descoperite experimental de K. Rubbia și S. van der Meer.

După cum sa menționat mai sus, o interacțiune fundamentală puternică este responsabilă de legarea particulelor în nucleu și, prin urmare, este adesea numită nucleară. Inițial, această interacțiune a fost studiată în cadrul mesonodinamicii cuantice. Omul de știință japonez X Yukawa a prezentat ideea că interacțiunea nucleonilor (protoni și neutroni) în nucleele atomice se datorează particulelor speciale - cuantioanelor nucleare numite mezoni. Ulterior, astfel de particule au fost descoperite și numite π
- mezonii.

Următoarea etapă în dezvoltarea teoriei interacțiunilor puternice a fost crearea de cromodinamie cuantică. Necesitatea unei noi teorii este explicată după cum urmează: în viitor, sa constatat că unele unități ale nucleului - neutroni și protoni - se format din unități mai mici - cuarci, astfel de cercetare sa mutat la studiul interacțiunilor dintre cuarci în nucleoni. Conform ideilor moderne, în concordanță cu cromodinamica cuantică, o creștere puternică este asociată cu existența unor quanta a câmpului intracanon de gluoni. Astfel, teoria interacțiunilor puternice - cromodinamica cuantică - descrie interacțiunea dintre cuarci și gluoni.

Teoria interacțiunilor puternice și puternice se numește Modelul Standard al Macro-ului.

După ce a fost creată teoria unificată a interacțiunilor electroweak, a apărut o perspectivă reală de a construi o teorie nucleară a tuturor celor trei forme de interacțiuni ale particulelor elementare (programul "Marea Unificare").

Și, cel mai recent, au apărut idei noi care deschid, probabil, perspective îndepărtate, dar totuși realiste, pentru combinarea tuturor celor patru interacțiuni cunoscute, inclusiv cele gravitaționale. Rezolvarea acestei probleme ar însemna o revoluție științifică grandioasă, dificil de măsurat de amploarea tuturor revoluțiilor științifice anterioare.

Cu alte cuvinte, astăzi avem un program de cercetare foarte productiv, care îndrumă dezvoltarea sa, ceea ce duce la unitatea tuturor teoriilor fundamentale.

Dacă un astfel de program este implementat, aceasta va însemna că natura este în cele din urmă subordonată acțiunii unei anumite superputeri manifestate în anumite interacțiuni. Această superputere este suficient de puternică pentru a crea universul nostru, pentru a-i furniza energie în forme adecvate și materie cu o anumită structură.

Dar superputerea este mai mult decât putere. În ea, materia, spațiul-timp și interacțiunea sunt îmbinate într-un întreg armonic inseparabil, generând o astfel de unitate a universului pe care nimeni nu o imaginase anterior. Știința modernă în căutarea unei astfel de unități.

Conceptul de vid fizic este strâns legat de conceptele de interacțiune în fizică. Conform ideilor moderne, vidul nu este o "golire absolută", ci un sistem fizic real, de exemplu un câmp electromagnetic într-unul din statele sale. În plus, în conformitate cu teoria câmpului cuantic, toate celelalte stări de câmp pot fi obținute din starea de vid. Vacuumul poate fi definit ca un câmp cu o energie minimă. Într-un vid, transformările fizice cele mai complexe au loc în mod constant, de exemplu, un tip special de oscilații de vid ale câmpului electromagnetic care nu izvorăsc din el și nu se propagă, dar care se manifestă în mod clar într-un experiment fizic.







Articole similare

Pagina anterioară

Pagina următoare

Trimiteți-le prietenilor: