3 Вопрос электромагнитное

 Электромагнитное взаимодействие − одно из фундаментальных взаимодействий, обусловленное электромагнитным полем. Интенсивность электро­магнитного взаимодействия частиц определяется безразмерной величиной которая называется постоянной тонкой структуры. Переносчиком электромагнитного взаимодействия является фотон. Так как масса фотона равна нулю, радиус электромагнитного взаимодействия равен бесконечности. Сила электростатического взаимодействия изменяется с расстоянием. В классической физике электростатическое взаимодействие двух зарядов q₁ и q₂ описывается законом Кулона

Электромагнитное взаимодействие играет важную роль в строении материи. Электромагнитное взаимодействие определяет строение атомов и молекул, определяет электромагнитные распады ядер и частиц, определяет процессы ионизации и возбуждения атомов среды. Под действием фотонов высокой энергии происходят реакции фоторождения частиц и фоторасщепления атомных ядер. В силу бесконечного радиуса взаимодействия электромагнитные явления проявляются и на макроскопическом уровне — силы упругости в твёрдых телах, силы вязкости и поверхностного натяжения в жидкостях. Электро­магнитные взаимодействия широко используются в радиотехнике, электронике, электротехнике

$4$ ВОПРОС

СЛАБОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ

   Слабое взаимодействие – короткодействующее фундаментальное взаимодействие между элементарными частицами, ответственное за бета-распад атомных ядер и медленные распады частиц. Слабое взаимодействие значительно слабее сильного и электромагнитного, но гораздо сильнее гравитационного. В слабом взаимодействии участвуют все фундаментальные фермионы (кварки и лептоны) и все адроны. Единственными частицами, которые участвуют только в слабом взаимодействии являются три типа нейтрино ν_e, ν_μ, ν_τ и их античастицы _e, _μ, _τ. В нем не участвуют переносчики сильного, электромагнитного и гравитационного взаимодействий - глюон, фотон и гравитон. В процессе слабого взаимодействия частицы обмениваются переносчиками слабого взаимодействия промежуточными (фундаментальными) бозонами: имеющими электрический заряд W^± и нейтральным Z. Эти бозоны, в отличие от переносчиков остальных фундаментальных сил безмассовых глюона, фотона и гравитона, имеют огромные массы m_W = 80.4 ГэВ/с² и  m_Z = 91.2 ГэВ/с² (примерно как у атомов циркония или ниобия), что приводит к очень малому радиусу действия слабых сил ≈10^-18 см (что на три порядка меньше радиуса сильного взаимодействия) и очень низкой по сравнению с сильными и электромагнитными процессами вероятности (скорости) слабых процессов. Несмотря на малую величину и короткодействие слабые силы играют очень важную роль в природе. Так без них погасло бы Солнце, так как внутри него остановился бы процесс превращения 4 протонов в ядро гелия-4, являющийся основным источником энергии Солнца. Слабое взаимодействие выделяется тем, что в нём не соблюдается ряд запретов, присущих сильному и электромагнитному взаимодействиям. Так в слабых процессах кварки одного типа (аромата) превращаются в кварки других ароматов.     Установлено (Ш. Глэшоу, С. Вайнберг, А. Салам), что слабое и электромагнитное взаимодействия являются различными проявлениями единого электрослабого взаимодействия.

Сильное взаимодействие _{Strong interaction}

    Сильное взаимодействие – короткодействующее фундаментальное взаимодействие, связывающее кварки внутри нуклонов и других адронов. Сила этого взаимодействия намного превосходит силу трёх других фундаментальных взаимодействий - электромагнитного, слабого и гравитационного. Взаимодействие, связывающее нуклоны внутри ядер и называемое ядерным, является проявлением (остатком) более фундаментального сильного взаимодействия.     Из фундаментальных частиц в сильном взаимодействии участвуют только кварки и глюон. Глюон является переносчиком сильного взаимодействия, т.е. фундаментальным бозоном этого взаимодействия. Кварки реализуют сильное взаимодействие, обмениваясь глюонами. Это взаимодействие обусловлено наличием у кварков специфической квантовой характеристики, называемой “цветом” или “цветовым зарядом” (не имеет прямого отношения к оптическому цвету). Кварк может быть “окрашен” (заряжен) одним из трёх цветов, в качестве названий которых условно используются оптические цвета, например, красный, зелёный, синий. Сильное взаимодействие – это цветовое взаимодействие, в процессе которого кварки обмениваются цветом, переносимым глюоном. Поэтому глюон также несёт цветовой заряд, т.е. “окрашен” (существует 8 вариантов окраски глюона), что обуславливает возможность сильного взаимодействия между самими глюонами. Помимо этого глюон – электрически нейтральная, безмассовая, точечная (<10^-17 см) частица со спином . Сильное взаимодействие короткодействующее: его радиус 10^-13 см. Особенностью его, обусловленной наличием цветовых зарядов у глюонов, является то, что притяжение между кварками растёт с увеличением расстояния между ними. Это приводит к запиранию кварков в адронах (конфайнмент). Кварков в свободном состоянии нет. С другой стороны при сближении кварков в адронах их взаимодействие ослабевает (асимптотическая свобода).      Теорией сильного взаимодействия является квантовая хромодинамика (КХД) – квантовая теория цветовых кварковых и глюонных полей.