21. Основные характеристики фундаментальных взаимодействий
Вид |
Радиус действия, м |
Переносчик взаимодействия |
Место взаимодействия |
Относительная интенсивность |
Гравитационное |
Бесконечно большой |
Гравитоны |
Между телами, имеющими массу |
1 |
Электромагнитное |
Бесконечно большой |
Фотоны |
Между телами, имеющими заряд |
1036 |
Ядерное (сильное) |
1 фм (фемтометр) |
Глюоны |
Между нуклонами, эл. частицами |
1038 |
Слабое |
1 ам (атто-метр) |
Промежуточные векторные бозоны |
Между кварками |
1032 |
В современной физике известны четыре фундаментальных взаимодействия – сильное, электромагнитное, слабое и гравитационное. Наиболее интенсивное сильное взаимодействие существует между кварками. Его дальнодействующая составляющая порождает ядерную силу, удерживающую протоны и нейтроны внутри ядра. Сильное взаимодействие – короткодействующее, радиус действия около 10-13 см (1 ферми). Переносчиком сильного взаимодействия между кварками являются безмассовые бозоны, несущие цветной заряд – глюоны1. Далее по интенсивности следует электромагнитное взаимодействие, действующее между всеми заряженными частицами и телами. Переносчиком взаимодействия является обычный фотон. Далее следует слабое взаимодействие, действующее между кварками и лептонами. Переносчиками взаимодействия являются массивные заряженные (W±) и нейтральные (Z0) массивные бозоны. Массы этих бозонов примерно в 100 раз больше массы протона (mW = 80 ГэВ , mZ = 91 ГэВ, напомню, что масса протона около 1 ГэВ) Радиус слабого взаимодействия (~1/MW) ~ 10-16см. Самое слабое в мире элементарных частиц – гравитационное взаимодействие.
КЛАССИФИКАЦИЯ ЭЛЕМЕНТАРНЫХ ЧАСТИЦ |
|
Со времен Ньютона и Лейбница под понятием "элементарная частица" подразумевался бесструктурный точечный объект. По мере накопления знаний о природе материи на протяжении только последних ста лет элементарными частицами считали сначала атомы, потом ядра, адроны. К 60-м годам нашего века число элементарных частиц достигло сотни. Возникли сомнения в их "элементарности". Казалось, что природа не может быть столь расточительной. Все разнообразие этих частиц попытались объяснить наличием меньшего количества унифицированных элементарных объектов. На современном уровне знаний элементарными считают 12 частиц и 12 античастиц или, как говорят, ароматов, а также 12 переносчиков взаимодействий. Все элементарные частицы - фермионы (их спин s=1/2ħ), а все переносчики взаимодействия – бозоны (s=1ħ). В свободном состоянии наблюдается только 6 (из 12) элементарных частиц. Это - лептоны: электрон e- , мюон μ- , таон τ- , нейтрино электронное νe, нейтрино мюонное νμ, и нейтрино таонное ντ. Антинейтрино и положительно заряженные лептоны считаются античастицами. Лептоны - слабо взаимодействующие частицы. Остальные 6 элементарных частиц - кварки - существуют только в связанном состоянии. Это относится и к 6 антикваркам. Кварки и антикварки - частицы, обладающие сильным взаимодействием. |
