Koinotning asosiy kuchlari. Asosiy kuchlar 4 ta asosiy kuchlar

Tabiatda turli xil turdagi kuchlar mavjud: tortishish, tortishish, Lorentz, Amper, statsionar zaryadlarning o'zaro ta'siri va boshqalar, lekin ularning barchasi oxir-oqibatda kichik miqdordagi fundamental (asosiy) o'zaro ta'sirlarga to'g'ri keladi. Zamonaviy fizika tabiatda faqat to'rt turdagi kuchlar yoki to'rt turdagi o'zaro ta'sirlar mavjudligiga ishonadi:

1) tortishish o'zaro ta'siri (gravitatsiyaviy maydonlar orqali amalga oshiriladi);

2) elektromagnit o'zaro ta'sir (orqali amalga oshiriladi elektromagnit maydonlar);

3) yadroviy (yoki kuchli) (yadrodagi zarrachalarning ulanishini ta'minlaydi);

4) zaif (elementar zarrachalarning parchalanishi uchun javobgar).

Klassik mexanika doirasida ular tortishish va elektromagnit kuchlar, shuningdek, elastik va ishqalanish kuchlari bilan shug'ullanadi.

1. Og'irlik kuchi... Bu ikki moddiy jismni bir-biriga tortadigan kuchdir. Og'irlik kuchi masofaga va massalari bo'lgan ikkita moddiy nuqtaga bog'liq t 1 va t 2 masofada r bir-biridan, tenglik bilan ifodalangan

F = G m 1 m 2 / r 2, (3)

qayerda G- tortishish doimiysi (SIda G= 6,673 10 -11 m 3 / kg s 2).

2. Gravitatsiya... Bu doimiy kuch , yer yuzasiga yaqin bo'lgan har qanday jismga ta'sir qiladi. Shu sababli, bu kuch universal tortishish kuchining alohida holati ekanligi aniq

F T = G mM / R 2,(4)

qayerda m- tana massasi, M va R- Yerning massasi va radiusi. Miqdori

g = G M / R 2

chaqirdi tezlashuv erkin tushish ... Keyin

F T = mg. (5)

Gravitatsiya, kattalik kabi g, dengiz sathidan kenglik va balandlikning o'zgarishi bilan o'zgaradi, massa esa ma'lum bir jism uchun doimiy bo'ladi. Ko'pgina muammolarni hal qilishda u taxmin qilinadi g = 9,8 m / s 2.

Berilgan jismning massasini eksperimental aniqlash uchun (1) tenglikdan kelib chiqish mumkin, bu erda massa inersiya o'lchovi sifatida kiradi va shuning uchun inert massa deb ataladi. Shu bilan birga, (4) tenglikdan ham chiqish mumkin, bu erda massa tananing tortishish xususiyatlarining o'lchovi sifatida kiradi va mos ravishda tortishish massasi deb ataladi. Asosan, inertial va tortishish massalari bir xil miqdor ekanligi hech qanday joydan kelib chiqmaydi. Biroq, bir qator tajribalar shuni ko'rsatdiki, ikkala massaning qiymatlari juda yuqori aniqlik darajasiga to'g'ri keladi. Shuning uchun mexanikada ular massani tananing inertligi va uning tortishish xususiyatlarining miqdoriy o'lchovi sifatida belgilaydigan yagona "massa" atamasidan foydalanadilar.

3. Tana vazni... Bu kuch P, u bilan tana tayanch yoki suspenziya ustida ishlaydi. Tana og'irligi va tortishish kuchini chalkashtirmaslik kerak, chunki ular turli jismlarga nisbatan qo'llaniladi. Bundan tashqari, P = F T = mg faqat dam olish holatida yoki to'g'ri chiziqli bir xil harakatda. Muammolarni hal qilishda R, qoida tariqasida, u Nyutonning uchinchi qonuniga ko'ra topiladi.

4. Elastik kuch.

Bu kuch jismlarning o'zaro ta'siri natijasida, ularning deformatsiyasi bilan birga paydo bo'ladi. U deformatsiya miqdoriga mutanosib va deformatsiyaga qarshi qaratilgan.

Xususan, uchun bahor kuchlari

F = k , (7)

bahorning kengayishi (yoki siqilishi) qayerda, k - bahor qattiqligining koeffitsienti (SIda N / m da o'lchanadi).

Reaktsiya kuchini qo'llab-quvvatlang. U umumiy normal bo'ylab aloqa qiluvchi jismlarning yuzalariga ularning teginish nuqtasida yo'naltiriladi va shu nuqtada qo'llaniladi (6a-rasm). Agar kontakt yuzalaridan biri nuqta bo'lsa (6-rasm, b), u holda reaktsiya normal bo'ylab boshqa sirtga yo'naltiriladi.

6-rasm 7-rasm

Ipning kuchlanishi ... ip bo'ylab uning osma nuqtasiga yo'naltirilgan(7-rasm).

5. Ishqalanish kuchi... Qisqa vaqt ichida chaqirildi toymasin ishqalanish kuchi, harakatlanuvchi jismga ta'sir qilish (suyuq moylash vositasi bo'lmaganda). Uning moduli tenglik bilan aniqlanadi

qayerda µ - ko'pincha doimiy deb hisoblangan ishqalanish koeffitsienti. N- normal reaktsiya. Trafikga qarshi qaratilgan.

6.Statik ishqalanish kuchi Tinch holatda turgan jismlar oʻrtasida taʼsir etuvchi, kattaligi teng va tanani harakatga majburlovchi kuchga qarama-qarshi yoʻnaltirilgan kuch.

Sirpanishdan oldin statik ishqalanish kuchi har qanday yo'nalishga ega bo'lishi mumkin va har qanday qiymatni noldan ba'zi maksimal qiymatgacha qabul qilishi mumkin, bunda sirpanish sodir bo'ladi: .

Ma'lum bir jism boshqasining yuzasida siljiy boshlagan tashqi kuchga teng bo'lgan ishqalanish kuchi tinch holatda deyiladi. dam olishda maksimal ishqalanish kuchi.

Frantsuz fiziklari G. Amonton va S. Kulon shuni aniqladilar: dam olishda maksimal ishqalanish kuchi tayanchning reaktsiya kuchiga (normal bosim) proportsionaldir va ishqalanish jismlarining aloqa maydoniga bog'liq emas.

qayerda m 0- dam olishda ishqalanish koeffitsienti, aloqa qiluvchi jismlarning jismoniy tabiatiga bog'liq va

7. Aylanma ishqalanish kuchi. Tana boshqasining yuzasida dumalaganda, maxsus kuch paydo bo'ladi - dumaloq ishqalanish kuchi, bu tananing aylanishiga to'sqinlik qiladi. Aloqa qiluvchi jismlarning bir xil materiallari bilan tikanlarni dumalab olish kuchi har doim sirg'aluvchi tikanlar kuchidan kamroq bo'ladi. Bu amalda tekis rulmanlarni rulmanli yoki rulmanli rulmanlar bilan almashtirish orqali qo'llaniladi. Kulon empirik ravishda R: radiusli dumaloq silindr uchun o'rnatildi, bu erda m K - dumaloq ishqalanish koeffitsienti, uning qiymati materialning qattiqligi va sirt pürüzlülüğünün ortishi bilan kamayadi. Dumaloq jant uchun.

8. Yopishqoq ishqalanish kuchi... Tezlikka bog'liq bo'lgan bunday kuch juda yopishqoq muhitda (yoki suyuq moylash vositasi ishtirokida) sekin harakat qilganda jismga ta'sir qiladi va tenglik bilan ifodalanishi mumkin.

R =,(8)

qayerda υ - tana tezligi, - tortish koeffitsienti.

9. Aerodinamik kuch(gidrodinamik) qarshilik. Bu kuch ham tezlikka bog'liq va havo yoki suv kabi muhitda harakatlanadigan jismga ta'sir qiladi. Odatda uning qiymati tenglik bilan ifodalanadi

R = 0,5c x Sy 2,

muhitning zichligi qayerda; S- tananing harakat yo'nalishiga perpendikulyar tekislikka proyeksiya qilish maydoni (o'rta kesim maydoni), x bilan- o'lchovsiz tortish koeffitsienti, odatda eksperimental ravishda aniqlanadi va tananing shakli va harakat paytida qanday yo'naltirilganligiga qarab.

Elastik va ishqalanish kuchlari elektromagnit kelib chiqishi bo'lgan moddaning molekulalari orasidagi o'zaro ta'sirning tabiati bilan belgilanadi. Shuning uchun ular tabiatan kelib chiqishi elektromagnitdir. Gravitatsion va elektromagnit kuchlar asosiy hisoblanadi - ularni boshqa, oddiyroq kuchlarga kamaytirish mumkin emas. Elastik va ishqalanish kuchlari asosiy emas.

2.3. Galileyning o'zgarishlari.

Yuqori energiya fizikasidagi zamonaviy yutuqlar Tabiatning turli xil xossalari o'zaro ta'sir qiluvchi elementar zarralar tufayli ekanligi haqidagi g'oyani tobora kuchaytirmoqda. Elementar zarrachaga norasmiy ta'rif berish imkonsiz ko'rinadi, chunki keladi materiyaning eng asosiy elementlari haqida. Sifat darajasida shuni aytishimiz mumkinki, tarkibiy qismlarga ega bo'lmagan jismoniy ob'ektlar haqiqiy elementar zarralar deb ataladi.
Ko'rinib turibdiki, jismoniy ob'ektlarning elementar tabiati haqidagi savol, birinchi navbatda, eksperimental savoldir. Masalan, molekulalar, atomlar, atom yadrolari tarkibiy qismlar mavjudligini ko'rsatadigan ichki tuzilishga ega ekanligi eksperimental ravishda aniqlangan. Shuning uchun ularni elementar zarralar deb hisoblash mumkin emas. Yaqinda mezon va barion kabi zarralar ham ichki tuzilishga ega ekanligi va shuning uchun ular elementar emasligi aniqlandi. Shu bilan birga, elektronning ichki tuzilishi hech qachon kuzatilmagan va shuning uchun uni elementar zarralar bilan bog'lash mumkin. Elementar zarrachaning yana bir misoli yorug'lik kvanti - fotondir.
Zamonaviy eksperimental ma'lumotlar shuni ko'rsatadiki, elementar zarralar ishtirok etadigan o'zaro ta'sirlarning faqat to'rtta sifat jihatidan farq qiladi. Bu o'zaro ta'sirlar fundamental, ya'ni eng asosiy, boshlang'ich, birlamchi deyiladi. Agar bizni o'rab turgan dunyoning barcha xilma-xil xususiyatlarini hisobga oladigan bo'lsak, tabiatda tabiatning barcha hodisalari uchun javobgar bo'lgan faqat to'rtta asosiy o'zaro ta'sir mavjudligi mutlaqo hayratlanarli ko'rinadi.
Sifat farqlaridan tashqari, fundamental o'zaro ta'sirlar miqdoriy jihatdan ta'sir kuchida farqlanadi, bu atama bilan tavsiflanadi. intensivlik... Intensivlik ortib borishi bilan asosiy o'zaro ta'sirlar quyidagi tartibda tartibga solinadi: tortishish, kuchsiz, elektromagnit va kuchli. Ushbu o'zaro ta'sirlarning har biri ulanish konstantasi deb ataladigan mos keladigan parametr bilan tavsiflanadi, uning raqamli qiymati o'zaro ta'sirning intensivligini belgilaydi.
Jismoniy ob'ektlar bir-biri bilan fundamental o'zaro ta'sirni qanday amalga oshiradi? Sifat darajasida bu savolga javob quyidagicha. Asosiy o'zaro ta'sirlar kvantlar orqali amalga oshiriladi. Bunday holda, kvant mintaqasida fundamental o'zaro ta'sirlar elementar zarralar - o'zaro ta'sir tashuvchilar deb ataladigan mos keladigan elementar zarralarga mos keladi. O'zaro ta'sir jarayonida jismoniy ob'ekt boshqa jismoniy ob'ekt tomonidan so'rilgan zarrachalar - o'zaro ta'sir tashuvchilarni chiqaradi. Bu narsa narsalarning bir-birini his qilgandek tuyulishi, ularning energiyasi, harakat tabiati, holati o'zgarishiga olib keladi, ya'ni ular o'zaro ta'sirni boshdan kechiradilar.
Zamonaviy yuqori energiya fizikasida birlashtirish g'oyasi fundamental o'zaro ta'sirlar... Birlashtirish g'oyalariga ko'ra, tabiatda faqat bitta asosiy o'zaro ta'sir mavjud bo'lib, u muayyan vaziyatlarda tortishish yoki kuchsiz yoki elektromagnit yoki kuchli yoki ularning kombinatsiyasi sifatida namoyon bo'ladi. Birlashtirish g'oyalarini muvaffaqiyatli amalga oshirish elektromagnit va zaif o'zaro ta'sirlarning hozirgi standart yagona nazariyasini yaratish edi. Katta birlashish nazariyasi deb ataladigan elektromagnit, kuchsiz va kuchli o'zaro ta'sirlarning yagona nazariyasini yaratish ustida ish olib borilmoqda. Barcha to'rtta asosiy o'zaro ta'sirlarni birlashtirish tamoyilini topishga urinishlar qilinmoqda. Biz fundamental o'zaro ta'sirlarning asosiy ko'rinishlarini ketma-ket ko'rib chiqamiz.

Gravitatsion o'zaro ta'sir

Bu o'zaro ta'sir universaldir, unda materiyaning barcha turlari, tabiatning barcha ob'ektlari, barcha elementar zarralar ishtirok etadi! Gravitatsion oʻzaro taʼsirning umumeʼtirof etilgan klassik (kvant boʻlmagan) nazariyasi Eynshteynning umumiy nisbiylik nazariyasidir. Gravitatsiya yulduz tizimlarida sayyoralarning harakatini belgilaydi, o'ynaydi muhim rol yulduzlarda sodir bo'ladigan jarayonlarda koinot evolyutsiyasini boshqaradi, yer sharoitida u o'zini o'zaro tortishish kuchi sifatida namoyon qiladi. Albatta, biz tortishish effektlarining ulkan ro'yxatidan faqat oz sonli misollarni sanab o'tdik.
Umumiy nisbiy nazariyaga ko'ra, tortishish fazo-vaqt egriligi bilan bog'liq va Riman geometriyasi deb ataladigan nuqtai nazardan tavsiflanadi. Hozirgi vaqtda tortishish haqidagi barcha eksperimental va kuzatuv ma'lumotlari umumiy nisbiylik nazariyasi doirasiga mos keladi. Biroq, kuchli tortishish maydonlari haqida deyarli hech qanday ma'lumot yo'q, shuning uchun bu nazariyaning eksperimental jihatlari ko'plab savollarni o'z ichiga oladi. Bu holat tortishishning turli xil muqobil nazariyalarining paydo bo'lishiga sabab bo'ladi, ularning bashoratlari fizikaviy ta'sirlar bo'yicha umumiy nisbiylik prognozlaridan deyarli farq qilmaydi. Quyosh sistemasi, lekin kuchli tortishish maydonlarida boshqa oqibatlarga olib keladi.
Agar biz barcha relyativistik ta'sirlarni e'tiborsiz qoldirib, o'zimizni zaif statsionar tortishish maydonlari bilan cheklasak, u holda umumiy nisbiylik nazariyasi Nyutonning universal tortishish nazariyasiga qisqaradi. Bu holda, ma'lumki, m 1 va m 2 massali ikkita nuqta zarralarining o'zaro ta'sirining potentsial energiyasi munosabatlar bilan beriladi.

Bu yerda r - zarralar orasidagi masofa, G - Nyuton tortishish doimiysi, u tortishish o'zaro ta'sirining doimiysi rolini o'ynaydi. Bu munosabat shuni ko'rsatadiki, potentsial o'zaro ta'sir energiyasi V (r) har qanday chekli r uchun nolga teng emas va juda sekin nolga kamayadi. Shu sababli, tortishish o'zaro ta'siri uzoq masofali deyiladi.
Umumiy nisbiylikning ko'plab jismoniy bashoratlaridan uchtasini qayd etamiz. Gravitatsion tebranishlar kosmosda tortishish to'lqinlari deb ataladigan to'lqinlar shaklida tarqalishi mumkinligi nazariy jihatdan tasdiqlangan. Kuchsiz tortishish buzilishlarining tarqalishi ko'p jihatdan elektromagnit to'lqinlarga o'xshaydi. Ularning tezligi yorug'lik tezligiga teng, ular ikki qutblanish holatiga ega, ular interferensiya va diffraktsiya hodisalari bilan tavsiflanadi. Biroq, tortishish to'lqinlarining materiya bilan o'zaro ta'siri o'ta zaif bo'lganligi sababli, ularni to'g'ridan-to'g'ri eksperimental kuzatish hali mumkin emas. Shunga qaramay, qo'shaloq yulduzlar tizimlarida energiya yo'qolishi haqidagi ba'zi astronomik kuzatishlar ma'lumotlari tabiatda tortishish to'lqinlarining mavjudligini ko'rsatadi.
Yulduzlarning muvozanat sharoitlarini umumiy nisbiylik nazariyasi doirasida nazariy oʻrganish shuni koʻrsatadiki, maʼlum sharoitlarda yetarlicha massiv yulduzlar halokatli tarzda yemirilishi mumkin. Bu yulduz evolyutsiyasining ancha kech bosqichlarida, yulduzning yorqinligi uchun mas'ul bo'lgan jarayonlar natijasida yuzaga keladigan ichki bosim yulduzni siqib chiqarishga moyil bo'lgan tortishish kuchlarining bosimini muvozanatlashtira olmaganida mumkin bo'ladi. Natijada, siqish jarayonini endi to'xtatib bo'lmaydi. Umumiy nisbiylik nazariyasi doirasida nazariy jihatdan bashorat qilingan tasvirlangan fizik hodisa gravitatsiyaviy qulash deb ataladi. Tadqiqotlar shuni ko'rsatdiki, agar yulduzning radiusi tortishish radiusi deb ataladiganidan kamroq bo'lsa

R g = 2GM / c 2,

Bu erda M - yulduzning massasi va c - yorug'lik tezligi, keyin tashqi kuzatuvchi uchun yulduz o'chadi. Bu yulduzda sodir bo'layotgan jarayonlar haqida hech qanday ma'lumot tashqi kuzatuvchiga etib bormaydi. Bunda yulduzga tushgan jismlar tortishish radiusini erkin kesib o'tadi. Agar kuzatuvchi shunday jism sifatida nazarda tutilgan bo'lsa, unda u tortishish kuchini oshirishdan boshqa hech narsani sezmaydi. Shunday qilib, kosmos hududi paydo bo'ladi, unga kirish mumkin, lekin undan hech narsa chiqolmaydi, shu jumladan yorug'lik nuri. Kosmosning bu hududi qora tuynuk deb ataladi. Qora tuynuklarning mavjudligi umumiy nisbiylik nazariyasining nazariy bashoratlaridan biridir, tortishishning ba'zi muqobil nazariyalari shunday tuzilganki, ular bu turdagi hodisalarni taqiqlaydi. Shu nuqtai nazardan, qora tuynuklarning haqiqati haqidagi savol juda muhimdir. Hozirgi vaqtda koinotda qora tuynuklar mavjudligini ko'rsatadigan kuzatuv ma'lumotlari mavjud.
Umumiy nisbiylik nazariyasi doirasida birinchi marta koinot evolyutsiyasi muammosini shakllantirish mumkin bo'ldi. Shunday qilib, olam umuman spekulyativ fikrlash ob'ekti emas, balki fizika fanining ob'ektiga aylanadi. Fizikaning predmeti butun olam bo'lgan bo'limi kosmologiya deb ataladi. Endi biz kengayib borayotgan koinotda yashayotganimiz yaxshi isbotlangan deb hisoblanadi.
Olam evolyutsiyasining zamonaviy manzarasi koinot, jumladan, uning fazo va vaqt kabi atributlari Katta portlash deb ataladigan maxsus jismoniy hodisa natijasida paydo bo'lgan va shundan beri kengayib bormoqda, degan g'oyaga asoslanadi. Koinot evolyutsiyasi nazariyasiga ko'ra, uzoq galaktikalar orasidagi masofa vaqt o'tishi bilan ortib borishi va butun olam 3 K darajali haroratli termal nurlanish bilan to'ldirilishi kerak. Nazariyaning bu bashoratlari juda mos keladi. astronomik kuzatishlar ma'lumotlari bilan. Shu bilan birga, hisob-kitoblar shuni ko'rsatadiki, koinotning yoshi, ya'ni Katta portlashdan keyin o'tgan vaqt taxminan 10 milliard yilni tashkil etadi. Katta portlashning tafsilotlariga kelsak, bu hodisa juda kam o'rganilgan va biz Katta portlashning siri haqida umuman fizika faniga muammo sifatida gapirishimiz mumkin. Katta portlash mexanizmini tushuntirish tabiatning yangi, hali noma'lum qonunlari bilan bog'liq bo'lishi mumkin. Katta portlash muammosini hal qilishning umumiy qabul qilingan zamonaviy ko'rinishi tortishish nazariyasi va kvant mexanikasini birlashtirish g'oyasiga asoslanadi.

Kvant tortishishini tushunish

Gravitatsion o'zaro ta'sirning kvant ko'rinishlari haqida umuman gapirish mumkinmi? Umuman olganda, kvant mexanikasi tamoyillari universal va har qanday jismoniy ob'ektga tegishli deb ishoniladi. Shu nuqtai nazardan, tortishish maydoni bundan mustasno emas. Nazariy tadqiqotlar shuni ko'rsatadiki, kvant darajasida gravitatsiyaviy o'zaro ta'sir graviton deb ataladigan elementar zarracha tomonidan amalga oshiriladi. Shuni ta'kidlash mumkinki, graviton 2 spinli massasiz bozondir. Graviton almashinuvi natijasida zarralar orasidagi tortishish o'zaro ta'siri shartli ravishda quyidagicha tasvirlangan:

Zarracha graviton chiqaradi, buning natijasida uning harakat holati o'zgaradi. Boshqa zarracha gravitonni yutadi va uning harakat holatini ham o'zgartiradi. Natijada zarrachalarning bir-biriga ta'siri.
Yuqorida aytib o'tganimizdek, gravitatsiyaviy o'zaro ta'sirni tavsiflovchi bog'lanish doimiysi Nyuton doimiysi G. Ma'lumki, G o'lchovli kattalikdir. Shubhasiz, o'zaro ta'sirning intensivligini baholash uchun o'lchovsiz ulanish konstantasiga ega bo'lish qulay. Bunday konstantani olish uchun siz asosiy konstantalardan foydalanishingiz mumkin: (Plank doimiysi) va c (yorug'lik tezligi) - va ba'zi bir mos yozuvlar massasini kiriting, masalan, proton massasi m p. Keyin tortishish o'zaro ta'sirining o'lchovsiz ulanish doimiysi bo'ladi

Gm p 2 / (c) ~ 6 10 -39,

bu, albatta, juda kichik.
Shunisi qiziqki, G,, c fundamental konstantalardan uzunlik, vaqt, zichlik, massa, energiya o’lchamlariga ega bo’lgan miqdorlarni qurish mumkin. Bu miqdorlar Plank qiymatlari deb ataladi. Xususan, Plank uzunligi l Pl va Plank vaqti t Pl quyidagicha:

Har bir asosiy jismoniy doimiy ma'lum bir doirani tavsiflaydi jismoniy hodisalar: G - tortishish hodisalari, - kvant, c - relyativistik. Demak, agar qandaydir munosabat bir vaqtning o'zida G,, c ni o'z ichiga olsa, demak, bu munosabat bir vaqtning o'zida gravitatsion, kvant va relativistik bo'lgan hodisani tasvirlaydi. Shunday qilib, Plank miqdorlarining mavjudligi Tabiatda mos keladigan hodisalarning mavjudligini ko'rsatadi.
Albatta, l Pl va t Pl ning raqamli qiymatlari makrokosmosdagi miqdorlarning xarakterli qiymatlari bilan solishtirganda juda kichikdir. Ammo bu faqat kvant-gravitatsion effektlarning zaif namoyon bo'lishini anglatadi. Ular xarakterli parametrlar Plank qiymatlari bilan solishtirish mumkin bo'lgandagina ahamiyatli bo'lishi mumkin edi.
Mikrodunyo hodisalarining o'ziga xos xususiyati fizik miqdorlarning kvant tebranishlariga duchor bo'lishidir. Bu shuni anglatadiki, ma'lum bir holatda jismoniy miqdorni bir necha marta o'lchashda, qurilmaning kuzatilgan ob'ekt bilan nazoratsiz o'zaro ta'siri tufayli, qoida tariqasida, turli xil raqamli qiymatlarni olish kerak. Keling, tortishish fazo-vaqt egriligining namoyon bo'lishi, ya'ni fazo-vaqt geometriyasi bilan bog'liqligini eslaylik. Shuning uchun, t Pl tartibi va l Pl tartibli masofalar vaqtida fazo-vaqt geometriyasi kvant ob'ektiga aylanishi va geometrik xarakteristikalar kvant tebranishlarini boshdan kechirishini kutish kerak. Boshqacha qilib aytadigan bo'lsak, Plank shkalasi bo'yicha qat'iy fazo-vaqt geometriyasi yo'q, majoziy ma'noda fazo-vaqt ko'pikli ko'pikdir.
Gravitatsiyaning izchil kvant nazariyasi yaratilmagan. l Pl, t Pl ning juda kichik qiymatlari tufayli, har qanday yaqin kelajakda kvant-gravitatsion effektlar namoyon bo'ladigan tajribalarni o'tkazish mumkin emasligini kutish kerak. Shu sababli, kvant tortishish masalalarini nazariy o'rganish oldinga yagona yo'l bo'lib qolmoqda. Biroq, kvant tortishish kuchi muhim bo'lishi mumkin bo'lgan hodisalar bormi? Ha, bor va biz ular haqida allaqachon gaplashdik. Bular gravitatsiyaviy qulash va Katta portlashdir. Klassik tortishish nazariyasiga ko'ra, tortishish qulashiga duchor bo'lgan ob'ekt o'zboshimchalik bilan kichik hajmga siqilishi kerak. Bu shuni anglatadiki, uning o'lchami l Pl bilan solishtirish mumkin, bu erda klassik nazariya endi qo'llanilmaydi. Xuddi shu tarzda, Katta portlash paytida koinotning yoshi t Pl bilan taqqoslangan va u l Pl tartibidagi o'lchamlarga ega edi. Bu shuni anglatadiki, Katta portlash fizikasini klassik nazariya doirasida tushunish mumkin emas. Shunday qilib, gravitatsiyaviy qulashning yakuniy bosqichi va koinot evolyutsiyasining dastlabki bosqichini tavsiflash faqat tortishishning kvant nazariyasi ishtirokida amalga oshirilishi mumkin.

Zaif o'zaro ta'sir

Bu o'zaro ta'sir elementar zarrachalarning parchalanishida eksperimental ravishda kuzatilgan fundamental o'zaro ta'sirlarning eng zaifi bo'lib, bu erda kvant effektlari fundamental ahamiyatga ega. Eslatib o'tamiz, gravitatsiyaviy o'zaro ta'sirning kvant ko'rinishlari hech qachon kuzatilmagan. Kuchsiz o'zaro ta'sir quyidagi qoida yordamida farqlanadi: agar o'zaro ta'sirda neytrino (yoki antineytrino) deb ataladigan elementar zarracha ishtirok etsa, u holda bu o'zaro ta'sir kuchsizdir.

Zaif o'zaro ta'sirning odatiy misoli neytronning beta-parchalanishidir

N p + e - + e,

Bu erda n - neytron, p - proton, e - elektron, e - elektron antineytrino. Ammo shuni yodda tutish kerakki, yuqoridagi qoida har qanday zaif o'zaro ta'sir akti neytrinolar yoki antineytrinolar bilan birga bo'lishi kerak degani emas. Ma'lumki, ko'p miqdorda neytrinosiz parchalanish sodir bo'ladi. Misol tariqasida lambda-giperonning proton p ga va manfiy zaryadlangan p ioniga parchalanish jarayonini qayd etishimiz mumkin. Zamonaviy tushunchalarga ko'ra, neytron va proton haqiqiy elementar zarralar emas, balki kvarklar deb ataladigan elementar zarralardan iborat.
Zaif o'zaro ta'sirning intensivligi Fermi bog'lanish doimiysi G F bilan tavsiflanadi. G F doimiysi o'lchovli. O'lchovsiz miqdorni hosil qilish uchun ba'zi bir mos yozuvlar massasidan foydalanish kerak, masalan, proton massasi m p. Keyin o'lchovsiz ulanish doimiysi bo'ladi

G F m p 2 ~ 10 -5.

Ko'rinib turibdiki, zaif o'zaro ta'sir tortishish kuchiga qaraganda ancha kuchliroqdir.
Zaif o'zaro ta'sir, tortishish ta'siridan farqli o'laroq, qisqa masofaga ega. Bu shuni anglatadiki, zarralar orasidagi zaif o'zaro ta'sir faqat zarralar bir-biriga etarlicha yaqin bo'lsa, kuchga kiradi. Agar zarralar orasidagi masofa o'zaro ta'sirning xarakterli radiusi deb ataladigan ma'lum bir qiymatdan oshsa, zaif o'zaro ta'sir o'zini namoyon qilmaydi. Kuchsiz o'zaro ta'sirning xarakterli radiusi 10-15 sm ni tashkil etishi, ya'ni zaif o'zaro ta'sir atom yadrosi o'lchamlaridan kichikroq masofalarda to'planganligi eksperimental ravishda aniqlangan.
Nima uchun zaif o'zaro ta'sir haqida fundamental o'zaro ta'sirlarning mustaqil shakli sifatida gapirishimiz mumkin? Javob oddiy. Elementar zarrachalarning gravitatsion, elektromagnit va kuchli o'zaro ta'sirlarga kamaymaydigan transformatsiya jarayonlari mavjudligi aniqlandi. Yadro hodisalarida uchta sifat jihatidan farq qiluvchi o'zaro ta'sir mavjudligini ko'rsatadigan yaxshi misol radioaktivlik bilan bog'liq. Tajribalar radioaktivlikning uch xil turi mavjudligini ko'rsatadi: -, - va - radioaktiv parchalanish. Bunda -emirilish kuchli o'zaro ta'sirga bog'liq, -emirilish - elektromagnit. Qolgan -parchalanishni elektromagnit va kuchli o'zaro ta'sirlar bilan izohlab bo'lmaydi va biz kuchsiz deb ataladigan yana bir fundamental o'zaro ta'sir mavjudligini qabul qilishga majburmiz. Umumiy holda, kuchsiz o'zaro ta'sirni joriy qilish zarurati tabiatda elektromagnit va kuchli parchalanishlar saqlanish qonunlari bilan taqiqlangan jarayonlar sodir bo'lishi bilan bog'liq.
Zaif o'zaro ta'sir asosan yadro ichida to'plangan bo'lsa-da, u ma'lum makroskopik ko'rinishlarga ega. Yuqorida aytib o'tganimizdek, u b-radioaktivlik jarayoni bilan bog'liq. Bundan tashqari, zaif o'zaro ta'sir yulduzlarda energiya ajralib chiqish mexanizmi uchun javobgar bo'lgan termoyadro reaktsiyalarida muhim rol o'ynaydi.
Zaif o'zaro ta'sirning eng hayratlanarli xususiyati - ko'zgu assimetriyasi namoyon bo'ladigan jarayonlarning mavjudligi. Bir qarashda, chap va o'ng tushunchalari o'rtasidagi farq o'zboshimchalik bilan ko'rinadi. Haqiqatan ham, tortishish, elektromagnit va kuchli o'zaro ta'sir jarayonlari ko'zgu aks ettirishni amalga oshiradigan fazoviy inversiyaga nisbatan o'zgarmasdir. Aytishlaricha, bunday jarayonlarda fazoviy paritet P saqlanib qoladi.Ammo kuchsiz jarayonlar fazoviy paritetning saqlanmaganligi bilan davom etishi va shuning uchun chap va o'ng orasidagi farqni sezishi mumkinligi tajribada aniqlangan. Hozirgi vaqtda zaif o'zaro ta'sirlarda paritetning saqlanmaganligi universal xarakterga ega ekanligi to'g'risida ishonchli eksperimental dalillar mavjud bo'lib, u nafaqat elementar zarralarning parchalanishida, balki yadroviy va hatto atom hodisalarida ham namoyon bo'ladi. Shuni tan olish kerakki, ko'zgu assimetriyasi eng asosiy darajada Tabiatning xususiyatidir.
Zaif o'zaro ta'sirlarda paritetning saqlanmaganligi shunchalik g'ayrioddiy ko'rinardiki, u kashf qilingandan so'ng, nazariyotchilar haqiqatda chap va o'ng o'rtasida to'liq simmetriya mavjudligini ko'rsatishga harakat qilishdi, faqat u ilgari o'ylangandan ko'ra chuqurroq ma'noga ega. Ko'zgu aks ettirish zarrachalarni antizarrachalar bilan almashtirish bilan birga bo'lishi kerak (zaryad konjugatsiyasi C) va keyin barcha fundamental o'zaro ta'sirlar o'zgarmas bo'lishi kerak. Biroq, keyinchalik bu o'zgarmaslik universal emasligi aniqlandi. Uzoq muddatli neytral kaonlarning p +, p - pionlariga zaif parchalanishi mavjud, agar ko'rsatilgan o'zgarmaslik haqiqatda sodir bo'lsa, taqiqlanadi. Shunday qilib, zaif o'zaro ta'sirning o'ziga xos xususiyati uning CP o'zgarmasligidir. Ehtimol, bu xususiyat koinotdagi materiya antizarrachalardan qurilgan antimateriyadan sezilarli darajada ustun bo'lishi uchun javobgardir. Dunyo va dunyoga qarshi assimetrikdir.
Qaysi zarralar zaif o'zaro ta'sirning tashuvchisi ekanligi haqidagi savol uzoq vaqt davomida noaniq edi. Tushunishga nisbatan yaqinda elektr zaif o'zaro ta'sirlarning yagona nazariyasi - Weinberg-Salam-Glashow nazariyasi doirasida erishildi. Hozirgi vaqtda zaif o'zaro ta'sirning tashuvchilari W ± - va Z 0 -bozonlari deb ataladigan umumiy qabul qilingan. Bular zaryadlangan W ± va neytral Z 0 elementar zarralar bo'lib, spini 1 va massalari 100 m p gacha bo'lgan tartibda teng.

Elektromagnit o'zaro ta'sir

Barcha zaryadlangan jismlar, barcha zaryadlangan elementar zarralar elektromagnit o'zaro ta'sirda ishtirok etadilar. Shu ma'noda, bu juda universaldir. Elektromagnit o'zaro ta'sirning klassik nazariyasi Maksvell elektrodinamikasidir. Birikish konstantasi sifatida elektron zaryadi e qabul qilinadi.
Agar biz ikkita dam olish nuqtasi zaryadini q 1 va q 2 deb hisoblasak, ularning elektromagnit o'zaro ta'siri ma'lum elektrostatik kuchga kamayadi. Bu shuni anglatadiki, o'zaro ta'sir uzoq masofali bo'lib, zaryadlar orasidagi masofa ortishi bilan asta-sekin kamayadi.
Elektromagnit o'zaro ta'sirning klassik ko'rinishlari yaxshi ma'lum va biz ular haqida to'xtalmaymiz. Kvant nazariyasi nuqtai nazaridan elektromagnit o'zaro ta'sirning tashuvchisi elementar zarracha foton - spin 1 bo'lgan massasiz bozondir. Zaryadlar orasidagi kvant elektromagnit o'zaro ta'sir shartli ravishda quyidagicha tasvirlangan:

Zaryadlangan zarracha foton chiqaradi, buning natijasida uning harakat holati o'zgaradi. Boshqa zarracha bu fotonni yutadi va uning harakat holatini ham o'zgartiradi. Natijada zarralar bir-birining mavjudligini his qilgandek tuyuladi. Ma'lumki, elektr zaryadi o'lchovli kattalikdir. Elektromagnit o'zaro ta'sirning o'lchovsiz ulanish konstantasini kiritish qulay. Buning uchun siz asosiy konstantalardan va c dan foydalanishingiz kerak. Natijada, atom fizikasida nozik struktura konstantasi a = e 2 / c ≈ 1/137 deb ataladigan quyidagi o'lchovsiz ulanish konstantasiga erishamiz.

Bu konstanta gravitatsion va kuchsiz o'zaro ta'sirlarning konstantalaridan sezilarli darajada oshib ketishini ko'rish oson.
Zamonaviy nuqtai nazardan, elektromagnit va zaif o'zaro ta'sirlar bitta elektrozaif o'zaro ta'sirning turli tomonlari hisoblanadi. Elektromagnit va kuchsiz o'zaro ta'sirlarning barcha jihatlarini yagona nuqtai nazardan tushuntirib beruvchi Vaynberg-Salam-Glashou nazariyasi - elektrozaif o'zaro ta'sirning yagona nazariyasi yaratildi. Birlashgan o'zaro ta'sirning alohida, go'yo mustaqil o'zaro ta'sirlarga bo'linishi qanday sodir bo'lishini sifat darajasida tushunish mumkinmi?
Xarakterli energiyalar etarlicha kichik bo'lsa, elektromagnit va zaif o'zaro ta'sirlar alohida bo'lib, bir-biriga ta'sir qilmaydi. Energiyaning ko'payishi bilan ularning o'zaro ta'siri boshlanadi va etarlicha yuqori energiyalarda bu o'zaro ta'sirlar yagona elektrozaif o'zaro ta'sirga birlashadi. Xarakterli unifikatsiya energiyasi kattalik tartibida 10 2 GeV (GeV gigaelektron-voltdan qisqartiriladi, 1 GeV = 10 9 eV, 1 eV = 1,6 · 10 -12 erg = 1,6 · 10 19 J) deb baholanadi. Taqqoslash uchun shuni ta'kidlaymizki, vodorod atomining asosiy holatidagi elektronning xarakterli energiyasi 10 -8 GeV, atom yadrosining xarakterli bog'lanish energiyasi 10 -2 GeV, qattiq jismning xarakterli bog'lanish energiyasi 10 -10 GeV ga teng. Shunday qilib, elektromagnit va kuchsiz o'zaro ta'sirlarni birlashtirishning xarakterli energiyasi atom va yadro fizikasidagi xarakterli energiyalarga nisbatan juda katta. Shu sababli, elektromagnit va zaif o'zaro ta'sirlar oddiy fizik hodisalarda o'zlarining yagona mohiyatini ko'rsatmaydi.

Kuchli shovqin

Kuchli o'zaro ta'sirlar atom yadrolarining barqarorligi uchun javobgardir. Ko'pchilikning atom yadrolari beri kimyoviy elementlar barqaror, ularni parchalanishdan saqlaydigan o'zaro ta'sir etarlicha kuchli bo'lishi kerakligi aniq. Ma'lumki, yadrolar proton va neytronlardan iborat. Musbat zaryadlangan protonlarning turli yo'nalishlarda tarqalishini oldini olish uchun ular o'rtasida elektrostatik itarilish kuchlaridan oshib ketadigan jozibador kuchlar bo'lishi kerak. Bu tortishish kuchlari uchun mas'ul bo'lgan kuchli o'zaro ta'sir.
Kuchli o'zaro ta'sirning o'ziga xos xususiyati uning zaryaddan mustaqilligidir. Protonlar, neytronlar va proton va neytron o'rtasidagi yadro tortishish kuchlari asosan bir xil. Bundan kelib chiqadiki, kuchli o'zaro ta'sirlar nuqtai nazaridan proton va neytronni ajratib bo'lmaydi va ular uchun bitta atama ishlatiladi. nuklon, ya'ni yadroning zarrasi.

Kuchli o'zaro ta'sirning xarakterli shkalasini tinch holatda bo'lgan ikkita nuklonni hisobga olgan holda tasvirlash mumkin. Nazariya ularning o'zaro ta'sirining potentsial energiyasiga Yukava potentsiali ko'rinishida olib keladi

bu erda qiymat r 0 ≈10 -13 sm va yadroning xarakterli o'lchamiga kattalik tartibida to'g'ri keladi, g kuchli o'zaro ta'sirning bog'lanish doimiysi. Bu munosabatlar kuchli o'zaro ta'sirning qisqa masofali ekanligini va yadroning xarakterli hajmidan oshmaydigan masofalarda mohiyatan to'liq to'planganligini ko'rsatadi. r> r 0 uchun u amalda yo'qoladi. Kuchli o'zaro ta'sirning taniqli makroskopik ko'rinishi radioaktivlik ta'siridir. Ammo shuni yodda tutish kerakki, Yukava potentsiali kuchli o'zaro ta'sirning universal xususiyati emas va uning asosiy jihatlari bilan bog'liq emas.
Hozirgi vaqtda kuchli o'zaro ta'sirning kvant xromodinamikasi deb ataladigan kvant nazariyasi mavjud. Ushbu nazariyaga ko'ra, kuchli o'zaro ta'sirning tashuvchilari elementar zarralar - glyuonlardir. Zamonaviy tushunchalarga ko'ra, kuchli o'zaro ta'sirlarda ishtirok etuvchi va adronlar deb ataladigan zarralar elementar zarralar - kvarklardan iborat.
Kvarklar massasi nolga teng bo'lmagan spinning 1/2 qismidagi fermionlardir. Kvarklarning eng hayratlanarli xususiyati ularning kasr elektr zaryadidir. Kvarklar uchta juftlikda (uch avlod dubletlari) hosil bo'lib, quyidagicha belgilanadi:

u	c
d	s	b

Kvarkning har bir turi odatda lazzat deb ataladi, shuning uchun oltita kvark lazzati mavjud. Bunda u-, c-, t-kvarklarning elektr zaryadi 2/3 |e | , va d-, s-, b-kvarklar elektr zaryadi -1/3 |e |, bu erda e - elektron zaryad. Bundan tashqari, ma'lum bir lazzat uchun uchta kvark mavjud. Ular rang deb ataladigan kvant soni bilan ajralib turadi va uchta qiymatni oladi: sariq, ko'k, qizil. Har bir kvark ma'lum bir kvarkka nisbatan qarama-qarshi elektr zaryadiga ega bo'lgan antikvarkka mos keladi va rangga qarshi: sariq, ko'k, qizil rangga qarshi. Xushbo'y hidlar va ranglar sonini hisobga oladigan bo'lsak, jami 36 ta kvark va antikvarklar mavjudligini ko'ramiz.
Kvarklar bir-biri bilan massasiz spin-1 bozonlar bo'lgan sakkizta glyuon almashinuvi orqali o'zaro ta'sir qiladi.O'zaro ta'sir jarayonida kvarklarning ranglari o'zgarishi mumkin. Bunday holda, kuchli o'zaro ta'sir shartli ravishda quyidagicha tasvirlangan:

Adronning bir qismi bo'lgan kvark glyuon chiqaradi, buning natijasida adronning harakat holati o'zgaradi. Bu glyuon boshqa hadronning bir qismi bo'lgan kvark tomonidan so'riladi va uning harakat holatini o'zgartiradi. Natijada, adronlarning bir-biriga o'zaro ta'siri mavjud.
Tabiat shunday joylashtirilganki, kvarklarning o'zaro ta'siri doimo rangsiz bog'langan holatlarning paydo bo'lishiga olib keladi, ular aynan adronlardir. Masalan, proton va neytron uchta kvarkdan iborat: p = uud, n = udd. Peony p - kvark u va antikvarkdan iborat: p - = u. Glyuonlar orqali kvark-kvark o'zaro ta'sirining o'ziga xos xususiyati shundaki, kvarklar orasidagi masofa qisqargan sari ularning o'zaro ta'siri zaiflashadi. Bu hodisa asimptotik erkinlik deb ataladi va adronlar ichidagi kvarklarni erkin zarralar deb hisoblash mumkinligiga olib keladi. Asimptotik erkinlik tabiiy ravishda kvant xromodinamikasidan kelib chiqadi. Masofaning ortishi bilan kvarklar o'rtasidagi o'zaro ta'sir kuchayishi kerakligi haqida eksperimental va nazariy ko'rsatkichlar mavjud, buning natijasida kvarklarning adron ichida bo'lishi energetik jihatdan qulaydir. Bu shuni anglatadiki, biz faqat rangsiz jismlarni - adronlarni kuzatishimiz mumkin. Yagona kvarklar va rangli glyuonlar erkin holatda bo'lolmaydi. Elementar zarrachalarning adronlar ichida rangga ega bo'lib qolishi hodisasi qamalish deyiladi. Qamoqqa olishni tushuntirish uchun turli modellar taklif qilingan, ammo nazariyaning birinchi tamoyillaridan kelib chiqadigan izchil tavsif hali tuzilmagan. Sifat nuqtai nazaridan, qiyinchiliklar rangga ega bo'lgan glyuonlarning barcha rangli ob'ektlar, shu jumladan bir-biri bilan o'zaro ta'siri bilan bog'liq. Shu sababli kvant xromodinamikasi mohiyatan chiziqli bo'lmagan nazariya bo'lib, kvant elektrodinamika va elektrozaif nazariyada qabul qilingan taxminiy tadqiqot usullari kuchli o'zaro ta'sirlar nazariyasida unchalik adekvat emas.

O'zaro ta'sirlarni birlashtirish tendentsiyalari

Biz kvant darajasida barcha fundamental o'zaro ta'sirlar bir xil tarzda namoyon bo'lishini ko'ramiz. Moddaning elementar zarrasi elementar zarracha - o'zaro ta'sir tashuvchini chiqaradi, u moddaning boshqa elementar zarrasi tomonidan so'riladi. Bu modda zarralarining bir-biriga o'zaro ta'siriga olib keladi.
Kuchli o'zaro ta'sirning o'lchovsiz ulanish konstantasini g2 / (c) 10 ko'rinishidagi nozik tuzilish konstantasiga o'xshash tarzda qurish mumkin. Agar biz o'lchovsiz bog'lanish konstantalarini solishtirsak, unda eng zaif tortishish o'zaro ta'siri ekanligini ko'rish oson, keyin esa zaif, elektromagnit va kuchli joylashgan.
Agar biz hozirda standart deb ataladigan elektrozaif o'zaro ta'sirlarning allaqachon ishlab chiqilgan birlashtirilgan nazariyasini hisobga olsak va unifikatsiya tendentsiyasiga rioya qilsak, u holda elektr zaif va kuchli o'zaro ta'sirlarning yagona nazariyasini qurish muammosi paydo bo'ladi. Hozirgi vaqtda bunday birlashtirilgan nazariyaning modellari yaratilgan bo'lib, ular grand unifikatsiya modeli deb ataladi. Bu modellarning barchasida umumiy jihatlar ko'p, xususan, birlashishning xarakterli energiyasi 10 15 GeV ga teng bo'lib chiqadi, bu elektromagnit va zaif o'zaro ta'sirlarni birlashtirishning xarakterli energiyasidan sezilarli darajada oshadi. Shundan kelib chiqadiki, to'g'ridan-to'g'ri eksperimental o'rganish buyuk birlashuv hatto juda uzoq kelajakda ham muammoli ko'rinadi. Taqqoslash uchun shuni ta'kidlaymizki, zamonaviy tezlatgichlarda erishish mumkin bo'lgan eng yuqori energiya 10 3 GeV dan oshmaydi. Shuning uchun, katta birlashtirish bo'yicha har qanday eksperimental ma'lumotlar olingan bo'lsa ham, ular faqat bilvosita xarakterga ega bo'lishi mumkin. Xususan, katta birlashtirish modellari proton parchalanishini va katta massali magnit monopolning mavjudligini bashorat qiladi. Ushbu bashoratlarning eksperimental tasdiqlanishi birlashish tendentsiyalari uchun ulkan g'alaba bo'ladi.
Yagona katta o'zaro ta'sirning alohida kuchli, kuchsiz va elektromagnit o'zaro ta'sirlarga bo'linishining umumiy manzarasi quyidagicha. 10 15 GeV va undan yuqori darajadagi energiyalarda birlashtirilgan o'zaro ta'sir mavjud. Energiya 10 15 GeV dan pastga tushsa, kuchli va elektr kuchsiz o'zaro ta'sirlar bir-biridan ajralib, turli xil fundamental o'zaro ta'sirlar sifatida namoyon bo'ladi. 10 2 GeV dan past energiyaning yanada pasayishi bilan zaif va elektromagnit o'zaro ta'sirlarning ajralishi sodir bo'ladi. Natijada, makroskopik hodisalar fizikasiga xos bo'lgan energiyalar miqyosida ko'rib chiqilayotgan uchta o'zaro ta'sir yagona tabiatga ega emasdek ko'rinadi.
Endi e'tibor bering, 10 15 GeV energiya Plank energiyasidan unchalik uzoq emas

bunda kvant-gravitatsion effektlar sezilarli bo'ladi. Shuning uchun katta birlashish nazariyasi kvant tortishish muammosiga olib keladi. Agar biz birlashish tendentsiyasiga rioya qilishda davom etsak, energiya Plank qiymatidan energiyagacha kamayishi bilan ketma-ket alohida tortishish, kuchli, kuchsiz va elektromagnitlarga bo'lingan yagona asosiy o'zaro ta'sirning mavjudligi g'oyasini qabul qilishimiz kerak. 10 2 GeV dan kam.
Bunday buyuk birlashtiruvchi nazariyani qurish, aftidan, elektr zaif o'zaro ta'sirlarning standart nazariyasiga va katta birlashtirish modellariga olib kelgan g'oyalar tizimi doirasida amalga oshirilmaydi. Yangi, ehtimol aqldan ozgan ko'rinadigan g'oyalar, g'oyalar, usullarni jalb qilish talab etiladi. O'ta tortishish va simlar nazariyasi kabi yaqinda ishlab chiqilgan juda qiziqarli yondashuvlarga qaramay, barcha fundamental o'zaro ta'sirlarni birlashtirish muammosi ochiqligicha qolmoqda.

Xulosa

Shunday qilib, biz tabiatning to'rtta asosiy o'zaro ta'siriga oid asosiy ma'lumotlarni ko'rib chiqdik. Bu o'zaro ta'sirlarning mikroskopik va makroskopik ko'rinishlari va ular muhim rol o'ynaydigan fizik hodisalarning rasmi qisqacha tavsiflanadi.
Mumkin bo'lgan joylarda biz birlashish tendentsiyasini kuzatishga, fundamental o'zaro ta'sirlarning umumiy xususiyatlarini qayd etishga, hodisalarning xarakterli miqyosi haqida ma'lumot berishga harakat qildik. Albatta, bu erda taqdim etilgan material to'liq deb da'vo qilmaydi va tizimli taqdimot uchun zarur bo'lgan ko'plab muhim tafsilotlarni o'z ichiga olmaydi. Biz ko'targan masalalarning batafsil tavsifi zamonaviy usullarning barcha arsenalidan foydalanishni talab qiladi nazariy fizika yuqori energiya va ushbu maqola doirasidan tashqarida, ilmiy-ommabop adabiyot. Bizning maqsadimiz zamonaviy nazariy yuqori energiya fizikasi yutuqlarining umumiy manzarasini, uning rivojlanish tendentsiyalarini taqdim etish edi. Biz o'quvchida materialni mustaqil, batafsilroq o'rganishga qiziqish uyg'otishga harakat qildik. Albatta, bunday yondashuv bilan ma'lum bir qo'pollik muqarrar.
Taklif etilayotgan bibliografiya ko'proq tayyor o'quvchiga maqolada muhokama qilingan masalalarni tushunishni chuqurlashtirishga imkon beradi.

Okun L.B. a, b, g, Z.Moskva: Nauka, 1985 yil.
Okun L.B. Elementar zarralar fizikasi. Moskva: Nauka, 1984 yil.
Novikov I.D. Koinot qanday portladi. Moskva: Nauka, 1988 yil.
Fridman D., van. P. Nieuwenhuisen, Uspekhi fiz. fanlar. 1979 yil, 128-jild, 135-son.
Xoking S. Katta portlashdan qora tuynuklargacha: Qisqa hikoya vaqt. Moskva: Mir, 1990 yil.
Devis P. Super kuch: tabiatning yagona nazariyasini izlash. M .: Mir, 1989 yil.
Zeldovich Ya.B., Xlopov M.Yu. Tabiatni bilishdagi g'oyalar dramasi. Moskva: Nauka, 1987 yil.
Gotfrid K., Vayskopf V. Zarralar fizikasi tushunchalari. Moskva: Mir, 1988 yil.
Coughlan G.D., Dodd J.E. Zarrachalar fizikasi g'oyalari. Kembrij: Kembrij universiteti. Matbuot, 1993 yil.

Majburlash- vektor fizik miqdor, bu boshqa jismlarning ma'lum bir tanasiga, shuningdek, maydonlarga ta'sir qilish intensivligining o'lchovidir. Massiv jismga qo'llaniladigan kuch uning tezligining o'zgarishiga yoki undagi deformatsiyalarning paydo bo'lishiga sabab bo'ladi.

V zamonaviy fan o'zaro ta'sirning 4 turi mavjud. Ulardan mexanikada ko'rib chiqiladigan ikkitasi deyiladi gravitatsion va elektromagnit... Ular oddiyroq kuchlarga qisqartirilmaydigan kuchlarga mos keladi va shuning uchun ular chaqiriladi asosiy... Yana ikkitasi: kuchlilar va kuchsizlar yadroviydir. Gravitatsiya va g. Deformatsiya - bu boshqa jismlarning ta'siri ostida tananing hajmi yoki shaklining o'zgarishi. Maktab fizikasi kursidan ma'lumki, barcha jismlar elektr zaryadlaridan iborat. Jismlar deformatsiyalanganda zaryadlar orasidagi masofalar o'zgaradi va bu, o'z navbatida, zaryadlar orasidagi tortishish va itarilish kuchlari o'rtasidagi muvozanatga olib keladi. Jism cho'zilganda, zaryadlar orasidagi tortishish kuchlari ustunlik qiladi va tana cho'zilishga "qarshilik qiladi", xuddi shunday, tana siqilganida, itarilish kuchlari ustunlik qiladi. Guk qonuni. Reaktsiya kuchini va suspenziya kuchlanish kuchini qo'llab-quvvatlang. V tana vazni tananing tayanch yoki suspenziyaga ta'sir qiladigan kuch deb ataladi. Tananing tayanch yoki suspenziya bilan o'zaro ta'sirida tananing o'zi deformatsiyalanadi, bu esa tayanch yoki suspenziyaga ta'sir qiluvchi elastik kuchning paydo bo'lishiga olib keladi. Og'irlik kuchlari va tayanch reaktsiyasi Nyutonning uchinchi qonuniga ko'ra bir-biri bilan bog'liq. Suspenziyadagi jism uchun ham xuddi shunday tenglik mavjud. T = P. Ishqalanish kuchi.

Klassik mexanika doirasida tortishish kuchlarining o'zaro ta'siri Nyutonning universal tortishish qonuni bilan tavsiflanadi, unda ikkita tortishish kuchi o'rtasidagi tortishish kuchini ko'rsatadi. moddiy nuqtalar Massalar va masofa bilan ajratilgan holda, ikkala massaga proportsional va masofaning kvadratiga teskari proportsionaldir - ya'ni:

Elektr zaryadlangan zarralar o'rtasida elektromagnit o'zaro ta'sir mavjud. Zamonaviy nuqtai nazardan, zaryadlangan zarralar orasidagi elektromagnit o'zaro ta'sir to'g'ridan-to'g'ri emas, balki faqat elektromagnit maydon orqali amalga oshiriladi.

Kuchli o'zaro ta'sirga kvarklar va glyonlar va ulardan tashkil topgan zarralar, adronlar (barionlar va mezonlar) kiradi. U adronlardagi kvarklar o'rtasidagi bog'lanish va yadrolardagi nuklonlar (bir turdagi barionlar - proton va neytronlar) o'rtasidagi tortishish uchun javobgar bo'lgan atom yadrosi yoki undan kamroq o'lchamdagi shkalalarda ishlaydi.

Zaif o'zaro ta'sir, yoki zaif yadro kuchi tabiatdagi to'rtta asosiy o'zaro ta'sirlardan biridir. U, xususan, yadroning beta-parchalanishi uchun javobgardir. Ushbu o'zaro ta'sir zaif deb ataladi, chunki yadro fizikasi uchun muhim bo'lgan boshqa ikkita o'zaro ta'sir (kuchli va elektromagnit) sezilarli darajada yuqori intensivlik bilan tavsiflanadi. Biroq, u asosiy o'zaro ta'sirlarning to'rtinchi qismiga qaraganda ancha kuchli, gravitatsiyaviy. Zaif o'zaro ta'sir qisqa masofali - u atom yadrosi hajmidan ancha kichikroq masofalarda o'zini namoyon qiladi.

Qanday kuchlarni bilasiz? Gravitatsiya, ip tarangligi, prujinaning siqilishi, jismlarning to'qnashuvi, ishqalanish kuchi, portlash, havo va muhitning qarshiligi, sirt tarangligi suyuqliklar, van der Waals kuchlari - va ro'yxat shu bilan tugamaydi. Ammo bu kuchlarning barchasi to'rtta asosiy kuchlarning hosilalaridir! Ular muhokama qilinadi.

To'rt kuch

Jismoniy qonunlar asoslarining asosi to'rtta asosiy o'zaro ta'sir, ular koinotdagi barcha jarayonlar uchun javobgardir. Agar elementar zarralarni borliqning g'ishtlari bilan taqqoslash mumkin bo'lsa, unda o'zaro ta'sirlar tsement ohakdir. Kuchli, elektromagnit, zaif va tortishish - kuchlidan kuchsizga qarab, o'zaro ta'sirlar shu tartibda ko'rib chiqiladi. Ularni oddiyroqlarga qisqartirish mumkin emas - shuning uchun ular asosiy deb ataladi.

Kuchlar tavsifini davom ettirishdan oldin, o'zaro ta'sir so'zi nimani anglatishini tushuntirish kerak. Fiziklar buni ma'lum vositachilar almashinuvi natijasida ko'rib chiqadilar, ular odatda chaqiriladi o'zaro ta'sir tashuvchilar.

Eng qizg'in bilan boshlaylik. Kuchli o'zaro ta'sir o'tgan asrning 30-yillarida atomning faol tadqiqotlari davrida kashf etilgan. Ma'lum bo'lishicha, uning yadrosining yaxlitligi va barqarorligi juda kuchli o'zaro ta'sir bilan ta'minlanadi. nuklonlar o'zlari o'rtasida.

Nuklonlar(lotincha yadro — yadro) — atom yadrosining asosiy komponentlari boʻlgan proton va neytronlarning umumiy nomi. Kuchli o'zaro ta'sir nuqtai nazaridan, bu zarralarni ajratib bo'lmaydi. Neytron protondan 0,13% og'irroq - bu tortishish o'zaro ta'siri kuzatilgan tinch massaga ega yagona elementar zarraga aylanish uchun etarli bo'ldi.

Yadrolarning tarkibi kuchli o'zaro ta'sirning "rasmiy" tashuvchisi bo'lgan maxsus kvantlar - p-mezonlar tufayli bir-biriga tortiladi. Bunday yadro kuchi eng zaif o'zaro ta'sir - tortishish kuchidan 1038 marta kuchliroqdir. Agar kuchli o'zaro ta'sir birdan yo'qolsa, koinotdagi atomlar bir zumda parchalanib ketadi. Ularning orqasida molekulalar, keyin esa materiya - elementar zarrachalar bundan mustasno, atrofimizdagi barcha haqiqat mavjud bo'lishni to'xtatadi. Ularning "munosabatlari" ning qiziqarli xususiyati qisqa masofali ta'sirdir: musbat zaryadlangan zarralar, protonlar bir-biriga faqat bevosita aloqada tortiladi.

Agar protonlar bir-biridan ma'lum masofada joylashgan bo'lsa, elektromagnit o'xshash zaryadlangan zarralar itariladigan va o'xshash zaryadlangan zarralar tortiladigan o'zaro ta'sir. Zaryadlanmagan zarralar holatida bu kuch paydo bo'lmaydi - statsionar nuqta elektr zaryadlari haqidagi mashhur Kulon qonunini eslang. Elektromagnit kuchlarning tashuvchilari fotonlar bo'lib, ular boshqa narsalar qatorida Quyosh energiyasini sayyoramizga o'tkazishni ta'minlaydi. Ushbu kuchning istisno qilinishi Yerga to'liq muzlash bilan tahdid soladi. Elektromagnit o'zaro ta'sir gravitatsiyaviydan 1035 marta kuchliroq, ya'ni yadrodan atigi 100 marta zaifdir.

Tabiat g'oyib bo'ladigan darajada past intensivlik va juda kichik ta'sir radiusi (atom yadrosidan kamroq) bilan tavsiflangan yana bir asosiy kuchni oldindan belgilab qo'ydi. bu zaif o'zaro ta'sir - uni maxsus zaryadlangan va neytral bozonlar olib boradi. Zaif kuchlarning javobgarlik sohasi birinchi navbatda proton, elektron va (anti-) neytrino hosil bo'lishi bilan birga neytronning beta-parchalanishi hisoblanadi. Quyoshda bunday o'zgarishlar faol sodir bo'lmoqda, bu siz va men uchun ushbu fundamental o'zaro ta'sirning ahamiyatini belgilaydi.

(Un) o'rganilgan tortishish

Ta'riflangan barcha kuchlar etarlicha batafsil o'rganilgan va dunyoning jismoniy rasmiga organik ravishda kiritilgan. Biroq, oxirgi kuch gravitatsion, shu qadar past intensivlik bilan ajralib turadiki, uning mohiyati haqida hali ham taxmin qilish kerak.

Gravitatsion shovqinning paradoksi shundaki, biz buni har soniyada his qilamiz, lekin biz tashuvchini hech qanday tarzda tuzata olmaymiz. Yorug'lik tezligiga ega bo'lgan gravitonning faraziy kvantining mavjudligi haqida faqat taxmin mavjud. U interferentsiya va diffraktsiyaga qodir, lekin zaryadga ega emas. Olimlarning fikricha, bitta zarracha graviton chiqarganda, uning harakatining tabiati o'zgaradi - kvantni qabul qiladigan zarracha bilan ham xuddi shunday holat rivojlanadi. San'at darajasi gravitonni "ko'rish" va uning xususiyatlarini batafsilroq o'rganishga hali imkon bermaydi. Gravitatsiyaning intensivligi zaif o'zaro ta'sirdan 1025 marta kamroq.

Qanday qilib, siz aytasiz, tortishish kuchi umuman zaif ko'rinmaydi! Bu fundamental o'zaro ta'sirning o'ziga xos xususiyatlari No 4. Masalan, universallik - har qanday massaga ega bo'lgan har qanday jism kosmosda har qanday to'siqni bosib o'tishi mumkin bo'lgan tortishish maydonini yaratadi. Bundan tashqari, tortishish kuchi ob'ektning massasi bilan ortadi - bu xususiyat faqat ushbu o'zaro ta'sirga xosdir.

Shuning uchun ham insonga nisbatan ulkan bo‘lgan Yer o‘z atrofida havoni, suvni, toshlarni va, albatta, jonli qobiqni ushlab turadigan tortishish maydonini yaratadi. Agar tortishish bir vaqtning o'zida bekor qilinsa, biz kosmosga chiqish tezligi 500 m / s ni tashkil qiladi. Elektromagnit o'zaro ta'sir bilan bir qatorda, tortishish uzoq masofaga ega. Shuning uchun uning Olamdagi harakatlanuvchi jismlar tizimidagi roli juda katta. Hatto bir-biridan ancha uzoqda joylashgan ikki odam o'rtasida ham mikroskopik tortishish kuchi mavjud.

Gravity Cannon - bu mahalliy tortishish maydonini yaratadigan xayoliy qurol. Qurol sizga dala tomonidan yaratilgan kuch tufayli narsalarni jalb qilish, ko'tarish va uloqtirish imkonini beradi. Ushbu kontseptsiya birinchi marta ishlatilgan kompyuter o'yini Yarim yemirilish davri 2.

Gorizontal o'q atrofida erkin aylanadigan halqa shaklidagi ramkaning o'rtasiga vertikal ravishda o'rnatilgan aylanma tepani tasavvur qiling. Bu ramka - keling, uni ichki deb ataymiz - o'z navbatida tashqi halqali ramkaga o'rnatiladi, u ham gorizontal tekislikda erkin aylanadi. Tepaning atrofidagi tuzilishga nom berildi gimbal, va bularning barchasi birgalikda giroskop.

Dam olish holatida giroskopning tepa qismi tik holatda tinch aylanadi, lekin tashqi kuchlar - masalan, tezlashtirish - tepaning aylanish o'qini aylantirishga harakat qilishi bilanoq, u bu ta'sirga perpendikulyar aylanadi. Giroskopda tepani qanchalik burishga urinmasin, u baribir tik holatda aylanadi. Eng ilg'or giroskoplar hatto Yerning aylanishiga ham javob beradi, buni birinchi marta frantsuz ko'rsatgan. Jan Bernard Fuko 1851 yilda. Agar giroskopni ramkaga nisbatan tepaning holatini o'qiydigan sensor bilan jihozlasak, biz kosmosdagi ob'ektning harakatini kuzatish imkonini beruvchi aniq navigatsiya moslamasini olamiz - masalan, samolyot.

Gravitatsion effektlar

Gravitatsiya kosmosdagi katta, ancha massiv jismlar bilan shafqatsiz hazil o'ynashi mumkin - masalan, evolyutsiyaning keyingi bosqichlarida yulduzlar. Og'irlik kuchi yulduzni siqib chiqaradi va ma'lum bir vaqtda ichki bosimdan ustun turadi. Bunday jismning radiusi tortishish kuchidan kichikroq bo'lganda, qulash va yulduz o'chadi. Undan boshqa ma'lumot chiqmaydi, hatto yorug'lik nurlari ham ulkan tortishish kuchini yengib chiqa olmaydi. Qora tuynuk shunday tug'iladi.

Sayyoralar, ko'proq miniatyura ob'ektlari, o'ziga xos tortishish xususiyatlariga ega. Demak, Yer o'z massasi tufayli fazo-vaqtni egib, uni aylanishi bilan buradi! Bu hodisalar mos ravishda geodezik presessiya va gravitomagnit effekt deb ataladi.

Geodezik pretsessiya nima? Tasavvur qiling-a, sayyoramiz orbitasi bo'ylab harakatlanayotgan jismning yuzasida (nol tortishish kuchida) tepasi yuqori tezlikda aylanadi. Uning o'qi harakat yo'nalishi bo'yicha yiliga 6,6 yoy sekundiga buriladi. Yer o'z massasi bilan atrofdagi fazo-vaqtni egib, unda tirqishga o'xshaydi.

Gravitomagnit effekt(Lense-Thirring effekti) qalin asalda tayoqning aylanishini yaxshi tasvirlaydi: u yopishqoq shirin massa bo'ylab spiral girdob hosil qiladi. Shunday qilib, Yer o'z o'qi atrofida "asal" fazo-vaqt atrofida aylanadi. Va bu yana Yerning aylanish yo'nalishi bo'yicha yiliga mikroskopik 0,04 yoy sekundiga og'adigan tepaning o'qi bilan o'rnatiladi.

Bizning sayyoramiz o'zining tortishish kuchi bilan vaqt va makonga ta'sir qiladi. Uzoq vaqt davomida bu bayonot Eynshteyn va uning izdoshlarining gipotezasi bo'lib qoldi, 2004 yilda amerikaliklar Gravity Probe-B sun'iy yo'ldoshini uchirmaguncha. Qurilma Yerning qutbli orbitasida aylangan va dunyodagi eng aniq giroskoplar - tepaliklarning murakkab analoglari bilan jihozlangan. Ushbu texnik durdonalarning murakkabligi giroskoplarning sharlaridagi nosimmetrikliklar ikki yoki uch atomdan oshmaganligidan dalolat beradi. Agar siz ushbu miniatyura sharlarini Yerning o'lchamiga kattalashtirsangiz, unda eng katta tartibsizlikning balandligi uch metrdan oshmaydi! Bunday hiylalar fazo-vaqtning egri chizig'ini eksperimental ravishda o'rnatish uchun kerak edi. Va orbitada 17 oylik ishlagandan so'ng, uskuna bir vaqtning o'zida to'rtta super giroskopning aylanish o'qlarining siljishini qayd etdi!

Gravity Probe-B tajribasi ikkita effektni ko'rsatdi Umumiy nazariya nisbiylik: fazo-vaqtning egriligi (geodezik presessiya) va massiv jismlar yaqinida qo'shimcha tezlanishning paydo bo'lishi (gravitomagnit effekt)

Gravitatsiya boshqa ko'plab, aniqroq ta'sirlarga ega. Masalan, bizning tanamizda yerning tortishish kuchiga mos kelmaydigan biron bir organ yo'q.

Shuning uchun odamning uzoq vaqt vaznsizlik holatida bo'lishi juda g'ayrioddiy va hatto xavfli: qon butun tanada shunday taqsimlanadiki, u miya tomirlari va suyaklarga haddan tashqari bosim o'tkazadi, vaqt o'tishi bilan kaltsiy tuzlarini qabul qilishdan bosh torting va qamish kabi mo'rt bo'lib qoladi. Faqat doimiy jismoniy faoliyat inson o'zini qisman vaznsizlik ta'siridan himoya qilishi mumkin.

Oyning tortishish maydoni Yerga va uning aholisiga ta'sir qiladi - har bir kishi pasayish va oqim haqida biladi. Markazdan qochma kuch tufayli Oy bizdan yiliga 4 sm ga uzoqlashadi va to'lqinlarning intensivligi tinimsiz pasayadi. Tarixdan oldingi davrda Oy Yerga ancha yaqinroq bo'lgan va shunga mos ravishda suv toshqini sezilarli bo'lgan. Ehtimol, bu quruqlikda tirik organizmlarning paydo bo'lishini oldindan belgilab bergan asosiy omil bo'lgan.

Biz haligacha qaysi zarracha tortishish uchun javobgar ekanligini bilmasak ham, biz uni o'lchashimiz mumkin! Buning uchun maxsus qurilma ishlatiladi - gravimetr, ular bilan geologlar foydali qazilmalarni qidirishda faol ishlamoqda.

Er yuzasining qalinligida jinslar turli xil zichlikka ega va shuning uchun ularning tortishish kuchi har xil bo'ladi. Bu engil uglevodorodlar (neft va gaz) konlarini, shuningdek, metall rudalarining zich jinslarini aniqlash uchun ishlatilishi mumkin. Jismoniy tortishish kuchi ma'lum massaga ega bo'lgan jismning erkin tushish tezligidagi eng kichik o'zgarishlarni yoki mayatnikning zarbasini qayd etish orqali o'lchanadi. Buning uchun ular hatto sharafiga maxsus o'lchov birligini - Gal (Gal) ni joriy qilishdi Galileo Galiley, tarixda birinchi bo'lib erkin tushayotgan jismning yo'lini o'lchab, tortishish kuchini aniqlagan.

Kosmosdan Yerning tortishish kuchini uzoq muddatli o'rganish sayyoramizning tortishish anomaliyalari xaritasini yaratish imkonini berdi. Alohida er uchastkasida tortishish kuchining keskin oshishi zilzila yoki vulqon otilishining xabarchisi bo'lishi mumkin.

Fundamental o'zaro ta'sirlarni o'rganish hali ham jadal rivojlanmoqda. Faqat to'rtta kuch borligini aniq aytish mumkin emas - besh yoki o'nta bo'lishi mumkin. Olimlar barcha o'zaro ta'sirlarni bitta modelning "tomi" ostida to'plashga harakat qilmoqdalar, ammo oh, uning yaratilishidan qanchalik uzoqda. Va faraziy graviton asosiy tortishish markaziga aylanadi. Skeptiklarning ta'kidlashicha, inson bu kvantni hech qachon tuzata olmaydi, chunki uning intensivligi juda past, ammo optimistlar fizika texnologiyalari va usullarining kelajagiga ishonishadi. Yashasak ko'ramiz.

Asosiy o'zaro ta'sirlar

Tabiatda juda xilma-xil tabiiy tizimlar va tuzilmalar mavjud bo'lib, ularning xususiyatlari va rivojlanishi moddiy ob'ektlarning o'zaro ta'siri, ya'ni bir-biriga o'zaro ta'sir qilish bilan izohlanadi. Aynan o'zaro ta'sir materiya harakatining asosiy sababi bo'lib, ularning kelib chiqishi va tizimli tashkil etilishidan qat'i nazar, barcha moddiy ob'ektlarga xosdir.. O'zaro ta'sir, harakat kabi universaldir. O'zaro ta'sir qiluvchi ob'ektlar energiya va impuls almashadilar (bu ular harakatining asosiy xususiyatlari). Klassik fizikada o'zaro ta'sir bir moddiy ob'ekt boshqasiga ta'sir qiladigan kuch bilan belgilanadi. Uzoq vaqt davomida paradigma edi uzoq masofali harakat tushunchasi - moddiy ob'ektlarning bir-biridan juda uzoq masofada joylashgan o'zaro ta'siri va u bir zumda bo'sh bo'shliq orqali uzatiladi.... Hozirda yana bir eksperimental tasdiqlangan - qisqa masofa tushunchasi - o'zaro ta'sir vakuumdagi yorug'lik tezligidan oshmaydigan cheklangan tezlik bilan jismoniy maydonlar yordamida uzatiladi. Jismoniy maydon - maxsus turdagi moddiy ob'ektlar va ularning tizimlarining o'zaro ta'sirini ta'minlaydigan materiya (quyidagi maydonlar: elektromagnit, tortishish, yadro kuchlari maydoni - zaif va kuchli). Fizik maydonning manbai elementar zarralar (elektromagnit - zaryadlangan zarralar), kvant nazariyasida o'zaro ta'sir zarralar orasidagi maydon kvantlarining almashinuvi bilan bog'liq.

Tabiatda to'rtta asosiy o'zaro ta'sir mavjud: kuchli, elektromagnit, zaif va tortishish, ular atrofdagi dunyoning tuzilishini belgilaydi.

Kuchli shovqin(yadro o'zaro ta'siri) - atom yadrolarining (protonlar va neytronlar) tarkibiy qismlarining o'zaro tortishishi va taxminan 10 -1 3 sm masofada harakat qiladi, glyuonlar orqali uzatiladi. Elektromagnit o'zaro ta'sir nuqtai nazaridan proton va neytron turli zarralardir, chunki proton elektr zaryadlangan, neytron esa yo'q. Ammo kuchli o'zaro ta'sir nuqtai nazaridan, bu zarralarni ajratib bo'lmaydi, chunki barqaror holatda neytron beqaror zarracha bo'lib, proton, elektron va neytrinoga parchalanadi, ammo yadro doirasida u o'ziga o'xshash bo'ladi. xususiyatlari protonga xosdir, shuning uchun "nuklon" atamasi (lot. yadro- yadro) "va neytronli proton nuklonning ikki xil holati sifatida ko'rib chiqila boshlandi. Yadrodagi nuklonlarning o'zaro ta'siri qanchalik kuchli bo'lsa, yadro qanchalik barqaror bo'lsa, o'ziga xos bog'lanish energiyasi shunchalik yuqori bo'ladi.

Barqaror moddada protonlar va neytronlar o'rtasidagi o'zaro ta'sir unchalik yuqori bo'lmagan haroratlarda kuchayadi, ammo yadrolar yoki ularning qismlari (yuqori energiyaga ega nuklonlar) to'qnashuvi sodir bo'lsa, u holda yadro reaktsiyalari sodir bo'ladi, ular juda katta energiya chiqishi bilan birga keladi.

Muayyan sharoitlarda kuchli o'zaro ta'sir zarrachalarni atom yadrolariga - yuqori bog'lanish energiyasiga ega bo'lgan moddiy tizimlarga juda kuchli bog'laydi. Aynan shuning uchun atomlarning yadrolari juda barqaror, ularni yo'q qilish qiyin.

Kuchli o'zaro ta'sirlarsiz atom yadrolari mavjud bo'lmaydi, yulduzlar va Quyosh yadro energiyasi tufayli issiqlik va yorug'lik hosil qila olmaydi.

Elektromagnit o'zaro ta'sir elektr va magnit maydonlari orqali uzatiladi. Elektr zaryadlari mavjud bo'lganda elektr maydoni va ular harakat qilganda magnit maydon paydo bo'ladi. O'zgaruvchan elektr maydoni o'zgaruvchan magnit maydonni hosil qiladi - bu o'zgaruvchan magnit maydonning manbai. O'zaro ta'sirning bu turi elektr zaryadlangan zarrachalarga xosdir. Elektromagnit o'zaro ta'sirning tashuvchisi zaryadsiz foton - elektromagnit maydonning kvantidir. Elektromagnit o'zaro ta'sir jarayonida elektronlar va atom yadrolari atomlarga, atomlar molekulalarga birlashadi. Qaysidir ma'noda, bu o'zaro ta'sir kimyo va biologiyada asosiy hisoblanadi.

Biz atrofimizdagi dunyo haqidagi ma'lumotlarning qariyb 90 foizini elektromagnit to'lqin orqali olamiz, chunki turli agregatsiya, ishqalanish, elastiklik va boshqalar. elektromagnit xarakterga ega bo'lgan molekulalararo o'zaro ta'sir kuchlari bilan belgilanadi. Elektromagnit o'zaro ta'sirlar Kulon, Amper va Maksvellning elektromagnit nazariyasi qonunlari bilan tavsiflanadi.

Elektromagnit o'zaro ta'sir turli xil elektr jihozlari, radio, televizor, kompyuter va boshqalarni yaratish uchun asosdir. Bu kuchliga qaraganda ming marta zaifroq, ammo uzoqroq masofaga ega.

holda elektromagnit o'zaro ta'sirlar atomlar, molekulalar, makro-ob'ektlar, issiqlik va yorug'lik bo'lmaydi.

3. Zaif o'zaro ta'sir Balki turli zarralar o'rtasida, foton bundan mustasno, u qisqa diapazonda bo'lib, atom yadrosining o'lchamidan 10 -15 - 10 -22 sm dan kichikroq masofalarda o'zini namoyon qiladi.Kuchsiz o'zaro ta'sir kuchlidan zaifroqdir va zaif o'zaro ta'sir kuchliga qaraganda sekinroq davom etadi. Beqaror zarrachalarning parchalanishi uchun javob beradi (masalan, neytronning proton, elektron, antineytrinoga aylanishi). Aynan shu o'zaro ta'sir tufayli ko'pchilik zarralar beqaror. Zaif o'zaro ta'sirning tashuvchilari proton va neytronlarning massasidan 100 baravar katta bo'lgan vionlar, zarralardir. Ushbu o'zaro ta'sir tufayli Quyosh porlaydi (proton neytron, pozitron, neytrinoga aylanadi, chiqarilgan neytrino juda katta kirib borish qobiliyatiga ega).

Zaif o'zaro ta'sirlarsiz Quyosh va yulduzlarning ichki qismida yadro reaktsiyalari bo'lmaydi va yangi yulduzlar paydo bo'lmaydi.

4. Gravitatsion o'zaro ta'sir eng zaif, elementar zarralar nazariyasida hisobga olinmaydi, chunki ularning xarakterli masofalarida (10 -13 sm) ta'sirlar kichik, ultra kichik masofalarda (10 -33 sm) va o'ta yuqori energiyalarda, tortishish muhim bo'ladi va jismoniy vakuumning g'ayrioddiy xususiyatlari namoyon bo'la boshlaydi ...

Gravitatsiya (lot. Gravitas — «tortishish») — fundamental oʻzaro taʼsir uzoq masofali (bu degani, jism qanchalik massiv harakat qilmasin, koinotning istalgan nuqtasida tortishish potentsiali faqat tananing maʼlum vaqtdagi holatiga bogʻliq. ) va barcha moddiy jismlar unga bo'ysunadi ... Asosan, tortishish kuchi kosmik miqyosda, Megaworldda hal qiluvchi rol o'ynaydi.

Klassik mexanika doirasida gravitatsion o'zaro ta'sir tasvirlangan tortishish qonuni Nyutonning ta'kidlashicha, tortishish kuchi ikkita moddiy nuqta orasidagi tortishish kuchi m 1 va m 2 masofa bilan ajratilgan R, u yerda

Qayerda G- tortishish doimiysi.

Gravitatsion o'zaro ta'sirlarsiz galaktikalar, yulduzlar, sayyoralar, koinotning evolyutsiyasi yo'q edi.

Elementar zarrachalarning o'zgarishi sodir bo'ladigan vaqt o'zaro ta'sir kuchiga bog'liq (kuchli o'zaro ta'sirda yadro reaktsiyalari 10 -24 - 10 -23 sekund ichida sodir bo'ladi, elektromagnit bilan - o'zgarishlar 10 - ichida amalga oshiriladi. 19 - 10 -21 s., 10 -10 soniya ichida zaif parchalanish bilan).

Olimlarning fikriga ko'ra, barcha o'zaro ta'sirlar murakkab va xilma-xil moddiy dunyoni qurish uchun zarur va etarlidir. super kuch(juda yuqori haroratlarda yoki energiyada barcha to'rtta o'zaro ta'sir birlashadi bir narsa).