- •64.Термоядерный синтез
- •65.Эффект Мессбауэра
- •66.Ядерный магнитный резонанс
- •67.Технические применения ионизирующих излучений
- •68.Трансурановые элементы
- •69.Ядерная астрофизика
- •70.Виды фундаментальных взаимодействий
- •Краткая сводка основных формул классической электродинамики
- •71.Классификация элементарных частиц
- •Фундаментальные (бесструктурные) частицы
- •72.Кварковая модель адронов
- •73.Элементы космогонии
- •74.Элементы космологии
- •75.Современные представления о физической картине мира
70.Виды фундаментальных взаимодействий
Гравитационное: константа взаимодействия . Радиус действия неограничен. Гравитационное взаимодействие универсальное, ему подтверждены все частицы. Однако в процессе микромира ощутимой роли не играет.
В рамках классической механики гравитационное взаимодействие описывается законом всемирного тяготения Ньютона, который гласит, что сила гравитационного притяжения между двумя материальными точками массы и , разделёнными расстоянием , пропорциональна обеим массам и обратно пропорциональна квадрату расстояния — то есть:
Здесь — гравитационная постоянная, равная примерно 6,6725×10-11 м³/(кг·с²).
Электромагнитное: константа взаимодействия равна . Радиус взаимодействия неограничен.
Краткая сводка основных формул классической электродинамики
На проводник с током длиной , помещенный в магнитное поле с индуктивностью , действует сила Ампера:
На заряженную частицу с зарядом , движущуюся со скоростью в магнитном поле с индуктивностью , действует сила Лоренца:
Сильное: этот вид взаимодействия обеспечивает связь нуклонов в ядре. Константа имеет величину 10, радиус действия примерно .
В хорошем приближении потенциальная функция взаимодействия двух нуклонов описывается выражением
в котором константа сильного взаимодействия, обычно полагающаяся равной в «системе констант» фундаментальных взаимодействий
Слабое взаимодействие: это взаимодействие ответственно за все виды β-распада ядер, за многие распады элементарных частиц, а также за все процессы взаимодействия нейтрино с веществом. Константа взаимодействия равна по порядку величины .
Сравнительные характеристики взаимодействий:
Вид взаимодействия |
Константа взаимодействия |
Время жизни, с |
сильное |
10 |
|
Электромагнитное |
|
|
Слабое |
|
|
гравитационное |
|
-- |
71.Классификация элементарных частиц
Частицы – собирательный термин, относящийся к микрообъектам в субъядерном масштабе, которые (согласно существующим представлениям) невозможно расщепить на составные части.
Античастицы - частица-двойник некоторой другой элементарной частицы, обладающая той же массой и тем же спином, но отличающаяся от неё знаками некоторых характеристик взаимодействия (зарядов, таких как электрический и цветовой заряды, барионное и лептонное квантовые числа).
Все элементарные частицы делятся на два класса:
бозоны — частицы с целым спином (например, фотон, глюон, мезоны).
фермионы — частицы с полуцелым спином (например, электрон, протон, нейтрон, нейтрино);
Типы элементарных частиц:
кванты полей: фотоны, γ (кванты электромагнитного поля), участвуют в электромагнитных взаимодействиях, но не обладают сильным и слабым взаимодействиями.
Фундаментальные (бесструктурные) частицы
лептоны — фермионы, которые имеют вид точечных частиц (т. е. не состоящих ни из чего) вплоть до масштабов порядка 10−18 м. Не участвуют в сильных взаимодействиях. Участие в электромагнитных взаимодействиях экспериментально наблюдалось только для заряженных лептонов (электроны, мюоны, тау-лептоны) и не наблюдалось для нейтрино. Известны 6 типов лептонов.
кварки — дробнозаряженные частицы, входящие в состав адронов. В свободном состоянии не наблюдались (для объяснения отсутствия таких наблюдений предложен механизм конфайнмента). Как и лептоны, делятся на 6 типов и считаются бесструктурными, однако, в отличие от лептонов, участвуют в сильном взаимодействии.
калибровочные бозоны — частицы, посредством обмена которыми осуществляются взаимодействия:
фотон — частица, переносящая электромагнитное взаимодействие;
восемь глюонов — частиц, переносящих сильное взаимодействие;
три промежуточных векторных бозона W+, W− и Z0, переносящие слабое взаимодействие;
гравитон — гипотетическая частица, переносящая гравитационное взаимодействие. Существование гравитонов, хотя пока не доказано экспериментально в связи со слабостью гравитационного взаимодействия, считается вполне вероятным; однако гравитон не входит в Стандартную модель элементарных частиц.
Адроны и лептоны образуют вещество. Калибровочные бозоны — это кванты разных типов взаимодействий.
Кроме того, в Стандартной модели с необходимостью присутствует хиггсовский бозон, который, впрочем, пока ещё не обнаружен экспериментально.
Мезоны: сильно взаимодействующие нестабильные частицы. (π-мезоны, каоны).
Барионы: объединяют в себе нуклоны и нестабильные частицы. Все барионы обладают сильным взаимодействием и активно взаимодействуют с атомами. Спин равен ½.