Perusvuorovaikutukset

Perusvuorovaikutukset , jotka tunnetaan myös perusvoimina  , ovat laadullisesti erilaisia ​​vuorovaikutuksia alkuainehiukkasten ja niistä koostuvien kappaleiden välillä.

Nykyään neljän perusvuorovaikutuksen olemassaolo tunnetaan luotettavasti ( Higgsin kenttää lukuun ottamatta ):

Tässä tapauksessa sähkömagneettinen ja heikko vuorovaikutus ovat yksittäisen sähköheikon vuorovaikutuksen ilmentymiä .

Muuntyyppisiä perustavanlaatuisia vuorovaikutuksia etsitään sekä mikromaailman ilmiöistä että kosmisessa mittakaavassa, mutta toistaiseksi muuta perustavanlaatuista vuorovaikutusta ei ole löydetty (katso Fifth force ).

Grand Unification - teorioissa oletetaan sähköydinvoiman olemassaoloa . Ehkä CP-invarianssin rikkominen johtuu superheikosta vuorovaikutuksesta .

Pivot-taulukko

Vuorovaikutus Nykyinen kuvaus teorian mukaan Lataa Kantajapartikkeli Suhteellinen vahvuus [1] Etäisyysriippuvuus Iskun säde ( m )
painovoima Yleinen suhteellisuusteoria (GR) Paino Graviton (hypoteettinen) yksi ∞
Heikko Sähköheikon vuorovaikutuksen teoria (TEV) Heikko isospin W + -, W-- ja Z0 - bosonit 10 25 10-18 _
sähkömagneettinen Kvanttielektrodynamiikka (QED) Sähkövaraus Fotoni 10 36 ∞
vahva Kvanttikromodynamiikka (QCD) värimaksu Gluons 10 38 10-15 _

Historia

Newton toisessa laissaan (1687 [2] ) oletti, että syy kappaleiden liikkeen muuttamiseen on voima . Fyysikot tunsivat monenlaisia ​​voimia: painovoima , kierteen kireys, jousen puristusvoima , kehon törmäysvoima , kitkavoima , ilmanvastusvoima , räjähdysvoima jne.

1700-1800-luvuilla tehdyt tutkimukset johtivat aineen atomirakenteen löytämiseen , ja kävi selväksi, että näiden voimien kaikki monimuotoisuus on seurausta atomien vuorovaikutuksesta keskenään. Koska atomienvälisen vuorovaikutuksen päätyyppi  on sähkömagneettinen , niin, kuten kävi ilmi, useimmat näistä voimista ovat vain erilaisia ​​sähkömagneettisen vuorovaikutuksen ilmenemismuotoja . Yksi poikkeuksista on esimerkiksi painovoima, joka syntyy kappaleiden ja massan välisestä gravitaatiovuorovaikutuksesta .

Näin ollen 1900-luvun alkuun mennessä kävi selväksi, että kaikki tuolloin tunnetut voimat pelkistettiin kahteen perustavanlaatuiseen vuorovaikutukseen: sähkömagneettiseen ja gravitaatioon.

1930 -luvulla fyysikot havaitsivat, että atomiytimet koostuvat nukleoneista ( protoneista ja neutroneista ). Kävi selväksi, että sähkömagneettiset tai gravitaatiovuorovaikutukset eivät voi selittää sitä, mikä pitää nukleonit ytimessä. Uuden perusvoiman olemassaolo on oletettu: vahva voima . Myöhemmin kuitenkin kävi ilmi, että tämäkään ei riitä selittämään joitakin mikrokosmoksen ilmiöitä. Erityisesti oli epäselvää, mikä aiheuttaa vapaan neutronin hajoamisen . Sitten oletettiin heikon vuorovaikutuksen olemassaoloa , ja tämä osoittautui riittäväksi kuvaamaan kaikkia tähän mennessä mikrokosmuksessa havaittuja ilmiöitä.

Higgsin bosonin löytämisen jälkeen Higgsin kenttää kutsuttiin joskus viidenneksi perusvoimaksi [3] .

Perusvuorovaikutusten yhtenäisen teorian luominen

Ensimmäinen vuorovaikutusteorioista oli Maxwellin vuonna 1863 luoma sähkömagnetismin teoria . Sitten vuonna 1915 Einstein muotoiliyleisen suhteellisuusteorian , joka kuvasi gravitaatiokenttää . Ajatus perustaa yhtenäinen teoria perustavanlaatuisista vuorovaikutuksista (joista vain kaksi tunnettiin tuolloin), aivan kuten Maxwell onnistui luomaan yleiskuvauksen sähköisistä ja magneettisista ilmiöistä . Tällainen yhtenäinen teoria yhdistäisi painovoiman ja sähkömagnetismin tietyn yhtenäisen vuorovaikutuksen erityisinä ilmenemismuotoina.

1900-luvun ensimmäisellä puoliskolla monet fyysikot tekivät lukuisia yrityksiä luoda tällainen teoria, mutta täysin tyydyttävää mallia ei esitetty. Tämä johtuu erityisesti siitä, että yleinen suhteellisuusteoria ja sähkömagnetismiteoria ovat pohjimmiltaan erilaisia. Painovoimaa kuvaa aika-avaruuden kaarevuus , ja tässä mielessä gravitaatiokenttä on ehdollisesti ei -aineellinen (empiirisesti ei-diskreetti) , mutta kuten muutkin vuorovaikutusmuodot, se etenee suurimmalla sallitulla valonnopeudella (ks. Painovoiman nopeus ), kun taassähkömagneettinen .

1900-luvun jälkipuoliskolla yhtenäisen teorian rakentamistehtävää vaikeutti tarve tuoda siihen heikkoja ja vahvoja vuorovaikutuksia sekä tarve kvantisoida teoria.

Vuonna 1967 Salam ja Weinberg loivat teorian sähköheikosta vuorovaikutuksesta , joka yhdisti sähkömagnetismin ja heikot vuorovaikutukset. Myöhemmin vuonna 1973 esitettiin teoria vahvasta vuorovaikutuksesta ( kvanttikromodynamiikka ). Niiden pohjalta rakennettiin perushiukkasten standardimalli , joka kuvaa sähkömagneettista, heikkoa ja voimakasta vuorovaikutusta.

Standardimallin kokeellinen verifiointi koostuu sen ennustamien hiukkasten ja niiden ominaisuuksien löytämisestä. Tällä hetkellä kaikki Standardimallin alkuainehiukkaset on löydetty.

Siten perustavanlaatuisia vuorovaikutuksia kuvataan tällä hetkellä kahdella yleisesti hyväksytyllä teorialla: yleinen suhteellisuusteoria ja standardimalli . Niiden yhdistämistä ei ole vielä saavutettu, koska painovoiman kvanttiteorian luominen on vaikeaa . Perusvuorovaikutusten yhtenäistämiseksi edelleen käytetään erilaisia ​​lähestymistapoja: merkkijonoteoria , silmukan kvanttigravitaatio ja myös M-teoria .

Hypoteesi perustavanlaatuisten fyysisten vuorovaikutusten määrästä – miksi luonnossa juuri niin paljon vuorovaikutuksia kuin oletetaan – esitettiin suhteellisen hiljattain Moskovan valtionyliopistossa . Oletetaan, että perusvuorovaikutusten lukumäärä riippuu vaimennuskertoimen muodosta tarkasteltavissa olevissa värähtelyyhtälöissä. Samalla tämän kertoimen ei-kommutatiivinen rakenne todistaa Higgsin kentän olemassaolon perustavanlaatuisena vuorovaikutuksena [4] .

Katso myös

Muistiinpanot

  1. ↑ Noin Katso Kytkentävakio tarkempia arvoja hiukkasesta ja sen energiasta riippuen.
  2. ↑ Isaac Newton, " Luonnonfilosofian matemaattiset periaatteet ".
  3. ↑ Alkuainehiukkasten fysiikka. Dmitri Kazakov, Valeri Rubakov Osa 1. Dmitri Kazakov. The Fifth Force and Unified Theory Fantasies Arkistoitu 19. heinäkuuta 2014 Wayback Machinessa .
  4. ↑ Andrey Angorsky Perusfyysisten vuorovaikutusten määrästä Arkistoitu 12. kesäkuuta 2020 Wayback Machinessa

Linkit

 Perusvuorovaikutukset
  Siirry Wikidata-kohteeseen  Sanakirjat ja tietosanakirjat
Bibliografisissa luetteloissa