Фундаментальные взаимодействия

Взаимодействие – основная причина движения материи, оно присуще всем материальным объектам. К настоящему времени экспериментально подтверждено 4 типа фундаментальных взаимодействий (табл. 2., указаны по увеличению интенсивности):

1) гравитационное,

2) слабое,

3) электромагнитное,

4) сильное.

Гравитационное взаимодействие свойственно всем телам Вселенной. Эти силы обусловливают существование звезд, планетных систем и т.п. Гравитационное взаимодействие предельно слабое по интенсивности и в мире элементарных частиц при обычных энергиях непосредственной роли не играет. Здесь гравитация становится существенной лишь при энергиях ~ 10²⁸ эВ (1 эВ =10^–19 Дж), которые соответствуют расстояниям R ~ 10^–35 м. Хотя по современным представлениям к элементарным, т.е. неделимым, можно отнести кварки и электроны (из частиц в составе атома), по традиции к элементарным относят составные микрообъекты: молекулы, атомы, ядра, адроны. Данный термин повторил историю слова «атом», которое в переводе с греческого означает «неделимый».

Слабое взаимодействие присуще всем частицам, кроме фотонов. Наиболее известное его проявление – бета-превращения атомных ядер. Оно же обеспечивает нестабильность многих элементарных частиц, например нейтрона. Хотя слабое взаимодействие существенно сосредоточено внутри ядра, оно имеет определенные макроскопические проявления. Кроме бета-превращений атомных ядер, слабое взаимодействие играет важную роль в так называемых термоядерных реакциях, ответственных за механизм энерговыделения в звездах. Нейтрино – уникальные частицы, они могут участвовать только в слабом взаимодействии (если не считать гравитационное).

В электромагнитном взаимодействии, наиболее известном и наиболее изученном, непосредственно участвуют только электрически заряженные частицы и фотоны. Одно из его проявлений – кулоновские силы, обусловливающие существование атомов. Именно электромагнитное взаимодействие ответственно за подавляющее большинство макроскопических свойств вещества (как уже ранее указывалось, силы трения, упругости и силы Кулона имеют электромагнитную природу).

Сильное взаимодействие свойственно адронам (как уже указывалось, к адронам относятся протоны и нейтроны). Наиболее известное его проявление – ядерные силы, обеспечивающие существование атомных ядер. Примеры процессов, вызываемых сильным взаимодействием, реакция рождения антипротона и антинейтрона.

Таблица 2