Interacțiunea gravitațională este comună tuturor corpurilor din Univers, care se manifestă sub forma forțelor gravitației universale. Aceste forțe sunt responsabile pentru existența de stele, sisteme planetare, etc. interacțiune gravitationala extrem de slabă și lumea particulelor elementare la energii obișnuite joacă un rol direct. Există gravitația devine semnificativă numai atunci când energiile W
28 octombrie eV, care corespund distanțelor R
Cu toate acestea, la distanțe mari, gravitația devine interacțiunea dominantă, s-ar putea spune, forta dominanta in univers.
Este general acceptat faptul că interacțiunea gravitațională se manifestă în atracția corpurilor unul de altul, dar în ultimii ani, precum și orice teorie alternativă care descrie interacțiunea gravitațională în forma repulsiei reciproce a organismelor.
Legea gravitației face descrie foarte precis mișcarea planetelor din sistemul solar. Cu toate acestea, în cazul unor câmpuri gravitaționale puternice deviere evidentă între observate și prezis, în realitate, potrivit legii, mișcările corpurilor cerești. Cel mai cunoscut exemplu de o astfel de abatere - pentru periheliu lui Mercur.
O teorie mai precisă a gravitatiei a fost descrisă în 1915 Albertom Eynshteynom că el a creat relativitatea generală (GR). Gravity GR descrie ca schimbarea caracteristicilor geometrice ale spațiului-timp sub influența materiei situate în spațiul.
Până în prezent, gravitația rămâne cel mai mare mister pentru natura umană nu este clar, putem descrie doar efectul diferitelor teorii sale, pornind de la premisa. Cu toate acestea, același lucru se poate spune de multe alte fenomene fizice.
Interacțiunea electromagnetică,
cele mai cunoscute și mai bine studiat direct particule și fotoni numai încărcate electric implicate. Una dintre manifestările sale - forțe Coulomb care contribuie la existența atomilor. Este interacțiunea electromagnetică este responsabil pentru marea majoritate a proprietăților macroscopice ale materiei. Acesta este responsabil pentru procesele de creare și anihilare a perechi electron-pozitron pentru dezintegrarea pionului neutru, pentru Compton electronilor datorită imprastiere elastice cu nuclee, protoni si electroni altor t. D.
comune tuturor particulelor, cu excepția fotoni. Cea mai faimoasă manifestare sale - beta-transformarea nucleelor atomice. Acesta prevede, de asemenea, instabilitatea multor particule elementare, cum ar fi neutroni. Exemple de procese slabe sunt de asemenea dezintegreaza de muonilor și pioni. In ultimii ani au studiat intens astfel de procese slabe, cum ar fi împrăștierea neutrinilor și antineutrinii în nucleele atomice, protoni și electroni. Rețineți că, în acest sens, neutrino - particule unice, deoarece acestea pot participa numai în interacțiunile slabe (cu excepția gravitației).
Particulele caracteristice numite hadroni [hadros (Gr.) - grele, masive, mari], fac parte din numărul hadronoterapiei, în special, protoni cu neutroni p și n cel mai cunoscut pentru manifestarea sa. - forța nucleară, asigurând existența nucleelor atomice. Exemple de procese cauzate de interacțiuni puternice - antipro- reacție și reacția antineutron de particule străine.
Interacțiunea puternică este o sursă de energie extraordinară. Exemplul cel mai tipic din energia eliberată de puternică interacțiune - soarele. În interiorul soarelui și a stelelor este reactii termonucleare continue cauzate de interacțiunea puternică. interacțiune puternică se manifestă în regiunea definită de dimensiunile nucleului, adică, aproximativ 10 -13 cm.
Toate interacțiunile fizice fundamentale ale diferitelor intensități, raza de acțiune și scale de timp.
Cu toate acestea, universul vedem astăzi cu ajutorul celor mai recente tehnici, foarte diferite de mecanismul ceresc, care este strict reglementată de gravitație newtoniană. oceanul furios Metagalactic, locuite de aceste „monștri“, cum ar fi pulsarii și găuri negre, are puține asemănări cu mișcarea măsurată a acestui mecanism ceresc. Respectiv, și vopsea o imagine a universului cu ajutorul modelului lui Newton devine imposibilă. Înțelegerea modului în care funcționează gravitația mondială (I), se realizează prin intermediul cosmologia relativistă bazat pe teoria relativității generale.
La acea vreme, când Einstein a început să construiască această teorie celebru că lumea din jurul nostru a fost, așa cum se părea fizicieni, este plin de o varietate de forțe: chimice, electromagnetice, capilare, elasticitate, adeziune, și alte forțe. Au fost, de asemenea, cunoscut două câmpuri de forță gravitațională - (I) și electromagnetice (II). Aceste câmpuri sunt în multe privințe seamănă între ele și rămân încă foarte diferite, în special, sunt supuse unor legi diferite matematice. ecuațiile lui Maxwell (II, I), care descrie câmpul electromagnetic, nu a luat în considerare prezența gravitației, iar acest lucru a fost uimitor la Einstein timp de mai mulți ani. De ce cele două domenii cele mai importante trebuie să existe două seturi diferite de ecuații? electricitate și magnetism - dacă natura să fie aranjate astfel încât Po- electromagnetice și gravitaționale pur și simplu diferite manifestări ale aceluiași câmp unificat, la fel ca și câmpul electromagnetic al Faraday-Maxwell combinat cele două fenomene naturale care păreau complet independente, se poate? Teoria unificată a tuturor forțelor și câmpurile au devenit visul lui Einstein, imediat după finalizarea teoriei sale generale a relativității.
Astăzi, există speranța că acest vis se traduce treptat în realitate. Lista de forțe fundamentale și câmpuri schimbat în mod continuu, începând cu lucrarea lui Niels Bohr, de fapt, unit interacțiunile chimice și fizice. În cei 20 de ani ai secolului al XX-lea, a devenit clar că majoritatea forțelor cu care fizicienii și chimiștii cu experiență în experimente de laborator, au origine electromagnetică. Electromagnetism foarte versatil: în figură prezintă diferitele manifestări ale acesteia - de la electromotorul (II, 4) la laserul (II, 5) și telescop (II, 6). Lumina, care are o importanță deosebită pentru supraviețuirea omului și a altor specii, de asemenea, are o natură electromagnetică - este asociat cu emisia undelor electromagnetice. Figura (II, 2) prezintă procesul de radiații electromagnetice clasice emise de particula încărcată. La accelerare linii de câmp încărcare însoțitoare câmp izlamyvayutsya, fără a fi nevoie să fie reconstruite după schimbarea vitezei particulelor și desprinse din acestea. În teoria cuantică a proceselor de câmp electromagnetic, cum ar fi radiația și împrăștierea particulelor una față de cealaltă încărcat sunt asociate cu schimbul de așa-numite fotoni virtuale (din latină «virtute» - posibilitate) și descrie diagrame ilustrative inventat remarcabil american teoretic Richard Feynman (II, 3) .
electrodinamică cuantică a fost atât de succes și a dat un acord bun cu calculele de experiență, care a devenit un model pentru vzaimodeystviy- nucleară slabă (III) și puternic (IV). Interacțiunea slabă a fost observat pentru prima dată în anii '20. Sa constatat că atomii emise particule beta - electroni rapizi, își pierd în mod inexplicabil de energie. Apoi, teoretician elvețian Wolfgang Pauli a sugerat că există o particulă invizibilă care duce departe energia lipsă. Un an mai târziu, Enrico Fermi numit particula invizibilitate „neutrino“. Nu a fost ușor de găsit: acesta a fost găsit abia în 1956. Cea mai importantă reacție care implică neutrini - dezintegrarea neutronului, liberi și deținut în interiorul nucleului (III). neutronică gratuit se imparte in electroni, protoni si antineutrini timp de aproximativ 12 minute. Acest proces se numește dezintegrare beta și are loc cu participarea nou descoperite (în 1983) W-boson, care a devenit un simbol al teoriei unificate bun noroc de interacțiuni electromagnetice și slabe.
Dacă raza de acțiune a gravitației și forța electromagnetică este aproape fără sfârșit, este atât de mică pentru interacțiunea slabă, care încă nu măsoară. Valoarea sa așteptat (de ordinul a 10 -15 cm) de două ordine de mărime mai mică decât raza de bază. De aceea, de exemplu, interacțiunea slabă între nucleele doi atomi adiacenți (și ele pot să nu se apropie la o distanță mai mică de 10 -8 cm) destul de neglijabil. Dar, în ciuda acestui fapt, interacțiunea slabă joacă un rol important în natură. Dacă, să zicem, a fost posibil să se „opri“ interacțiunea slabă, ar fi stins soarele și multe alte stele, cum ar deveni reacții de fuziune secvență imposibile cu participare carbon, azot, hidrogen și fluor în catalizatorii, care are ca rezultat formarea de heliu din hidrogen (ciclul Bethe).
Alte reacții nucleare - puternic - conectează nucleonii din nucleu (IV). Exists astăzi teoria interacțiune puternică, precum și pe cei săraci, construit pe modelul electrodinamicii cuantice. Această teorie se numește cromodinamicii cuantice, iar prefixul „crom“ înseamnă că forțele care acționează între tarifele non-electrice și de culoare. Cu toate acestea, interacțiunea puternică a mecanismului de transmisie este aceeași ca și în transmiterea electromagnetismului: interacțiunea dintre două particule încărcate se realizează prin schimbul unei a treia particulă. Cu toate acestea, cu o interacțiune puternică un nor de particule virtuale concentrate dens în apropierea nucleonilor care interacționează, și dependența forțelor nucleare pe distanța determinată de potențialul Yukawa (în numele teoreticianului japonez, primul mecanism de schimb propus). Este o interacțiune puternică este responsabil pentru diferite procese nucleare în care este eliberat o cantitate foarte mare de energie.
Astfel, universul nostru formează puterea de toate cele patru tipuri. Amploarea fenomenului a determinat fiecare forță fundamentală, care depinde de raza acțiunii sale. Tendința se manifestă în principal în scalele astronomice și cosmologice, forțe electromagnetice - în așa-zisa lume macroscopică, adică în lumea activității umane, de mărimea Pământului până la distanțe de ordinul a atomice. forțelor nucleare cu rază scurtă de acțiune, cât de mare și importantă, deoarece acestea sunt, nu participă la pe un astfel de fenomene la scară mare.
Dar, la distanțe atât de nesemnificative încât nucleul în comparație cu ele - toate la fel ca Galaxy, în comparație cu dimensiunile umane obișnuite, intră în joc gravitația din nou. La astfel de distanțe (de ordinul a 10 -33 cm), geometria lumii noastre nu este niciodată lăsat în pace - fluctuează în mod continuu, „respira“. Dar geometria lumii, curbura spațiu-timp - aceasta este gravitația. Prin urmare, celebrul fizician american Sheldon Glashow patru forțe fundamentale care modelează întregul nostru univers, sunt asociate cu un șarpe mușcă propria coadă.
Dar, la începutul anului 1986 un grup de fizicieni americani au sugerat existența unei alte forte, a cincea. care nu mai puțin fundamentale decât cvartetului tradițional este. Noua forță, dacă ar exista într-adevăr, ar conduce la un fenomen surprinzător: de exemplu, datorită ei de mere în vidul din spațiu, în cazul în care „off“ de rezistență a mediului, ar cădea la pământ mai repede decât Kettlebell din fontă. În plus, dacă în natură există o forță care nu este strict adevărat, fie legea lui Newton a gravitației sau a principiului echivalenței lui Einstein, care stă la baza teoriei generale a relativității.
Pankratov „Știință și Viață“ №5-1987.
>>> Citeste mai mult: Confirmarea experimentală a teoriei generale a relativității a lui Einstein.