Де n7. Элементы ядерной физики и физики элементарных частиц.

29. Фундаментальные взаимодействия

Установите соответствие между переносчиками фундаментальных взаимодействий и видами этих взаимодействий. 1. Фотоны 2. Глюоны 3. Бозоны

1			электромагнитное
2			сильное
3			слабое
			гравитационное

Решение: Все фундаментальные взаимодействия имеют обменный характер. В качестве элементарных актов каждого взаимодействия выступают процессы испускания и поглощения данной частицей  некоторой частицы  как раз и определяющей тип данного взаимодействия. Сама частица  может остаться неизменной, а может превратиться в некоторую другую частицу :  Расположенная поблизости частица  также способна поглощать и испускать частицу :  Если испустит , а  поглотит  или наоборот, то промежуточная частица исчезнет, а между , и ,  возникнет взаимодействие, которое приведет к превращению  Частица является переносчиком данного взаимодействия. Переносчики электромагнитного взаимодействия − фотоны. Переносчики сильного взаимодействия – глюоны, осуществляющие связь между кварками, из которых состоят протоны и нейтроны. Переносчиками слабого взаимодействия являются промежуточные бозоны. Переносчики гравитационного взаимодействия – гравитоны (экспериментально пока не обнаружены).

Установите соответствие между видами фундаментальных взаимодействий и переносчиками этих взаимодействий. 1. Электромагнитное 2. Сильное 3. Слабое 4. Гравитационное

1			фотоны
2			глюоны
3			бозоны
4			гравитоны
			нейтроны

Решение: Все фундаментальные взаимодействия имеют обменный характер. В качестве элементарных актов каждого взаимодействия выступают процессы испускания и поглощения данной частицей  некоторой частицы  как раз и определяющей тип данного взаимодействия. Сама частица  может остаться неизменной, а может превратиться в некоторую другую частицу :  Расположенная поблизости частица  также способна поглощать и испускать частицу :  Если испустит , а  поглотит  или наоборот, то промежуточная частица исчезнет, а между , и ,  возникнет взаимодействие, которое приведет к превращению  Частица является переносчиком данного взаимодействия. Переносчики электромагнитного взаимодействия − фотоны. Переносчики сильного взаимодействия – глюоны, осуществляющие связь между кварками, из которых состоят протоны и нейтроны. Переносчиками слабого взаимодействия являются промежуточные бозоны. Переносчики гравитационного взаимодействия – гравитоны (экспериментально пока не обнаружены).

1. Установите соответствие между группами элементарных частиц и характерными типами фундаментальных взаимодействий. 1. Фотоны 2. Лептоны 3. Адроны

1

электромагнитное

2

слабое

3

сильное

гравитационное

Решение: В сильном взаимодействии участвуют только адроны, характерным для лептонов является участие в слабых взаимодействиях (хотя они участвуют также в электромагнитном и в гравитационном взаимодействии). Фотоны являются переносчиками электромагнитных взаимодействий.

2. Установите соответствие между видами фундаментальных взаимодействий и их сравнительной интенсивностью. 1. Гравитационное 2. Электромагнитное 3. Сильное 4. Слабое

1

2

3

4

Решение: Под отношением интенсивностей взаимодействий в первом приближении можно понимать отношение энергий этих взаимодействий для двух одинаковых частиц (например, протонов), разделенных достаточно малым расстоянием. Наиболее слабое – гравитационное взаимодействие, сравнительная интенсивность . Далее идет слабое взаимодействие с интенсивностью , электромагнитное –  и сильное, сравнительная интенсивность которого принята за .

3. Установите соответствие между характерным временем взаимодействия и видом фундаментального взаимодействия. 1.    2.    3.  

1

электромагнитное

2

сильное

3

слабое

гравитационное

Решение: Характерным временем взаимодействия можно назвать минимальное время жизни частиц, подверженных распадам в результате данного взаимодействия. Время сильного взаимодействия составляет величину , электромагнитного –   и слабого – .

4. Установите соответствие между видами фундаментальных взаимодействий и радиусами их действия в метрах. 1. Гравитационное 2. Слабое 3. Сильное

1

∞

2

3

Решение: Радиус действия гравитационного взаимодействия равен бесконечности. Сильное взаимодействие проявляется на очень малых расстояниях порядка м, сравнимых с размерами ядер. Для слабого взаимодействия радиус действия м.