Взаємодія частинок. Властивості і опис механізму

Відомо, що для того, щоб будь-який матеріальний предмет змінив свій рух, до нього ззовні повинен бути прикладений вектор сили. У повсякденному житті кожен з нас стикається з величезною кількістю різних сил: наприклад, завдяки силам тертя і тяжкості ми можемо пересуватися по поверхні планети і ін. Як було доведено, незважаючи на удавану різноманітність, в основі всіх цих сил лежать міжатомні явища.

Види взаємодії частинок

Піднімемо руки і вип`ємо в долоні. Що відбувається при цьому? Очевидно: виникає звук бавовни. Але це вірно лише частково, так як подібне пояснення не враховує атомарному структуру речовини і процеси, що відбуваються в мікросвіті. Дійсно, можна описати силу удару і побачити наслідок у вигляді почервоніння долонь, але це очевидні прояви звичного нам макросвіту. Насправді безпосереднього зіткнення поверхонь долонь не відбулося. Так як однойменно заряджені частинки відштовхуються, то що знаходяться навколо ядер атомів електронні оболонки просто відштовхнулися один від одного. Це один із прикладів взаємодії, в основі якого лежать електромагнітні сили.

А ось гравітаційна взаємодія, реєстроване між об`єктами з великою масою (планети і ін.), Формує силу тяжіння. В даний час вважається, що перенесення енергії при цьому здійснюється гравітонами.

Мабуть, одним з найбільш цікавих є сильна взаємодія. Сама назва вказує на колосальні енергії, які беруть участь в процесах. Іноді можна зустріти термін «квантова хромодинамика» - це друга назва для теорії, в рамках якої розглядається сильна взаємодія.

Нова сила частинок

Згідно спрощеної моделі атома, в його центрі знаходиться масивна ядро, навколо якого по своїх орбітах обертаються електрони. Зазвичай шкільний курс фізики саме так все пояснює, за допомогою планетарної моделі. Ядро включає в себе нейтрони і протони, маса кожної такої частки в тисячі разів перевищує «вага» електрона. При відомих значеннях зарядів і маси була зроблена спроба пояснити існування атомних ядер (нейтрон - немає заряду, протон - позитивний) за допомогою електромагнітних і гравітаційних сил, однак це виявилося неможливо. Було очевидно, що є ще якась сила. Згодом було відкрито сильна взаємодія як один з її проявів.

Мабуть, варто вказати, що мають на увазі під терміном «нуклон». Так як ядро атома складається з двох видів частинок, зв`язок між якими здійснює сильну взаємодію, то було вирішено як протони, так і нейтрони називати однаково - нуклонами. Очевидне на перший погляд відмінність нейтронів і протонів - в електричному заряді, перестало бути вказано, поступившись місцем визначенню «різні стану нуклона».

Як при описі електричного заряду їх підрозділяють на сильний і слабкий, точно так же відбувається і по відношенню до видів взаємодій. Вплив таких зарядів проявляється не тільки в макро- але і в мікросвіті, між самими частинками. Наприклад, сильна взаємодія, а значить, сильний заряд притаманний нуклона. А ось для електрона, за аналогією, характерний слабкий заряд і слабку взаємодію. Воно проявляється між усіма частинками, хоча і не настільки очевидно, як інші види взаємодій.

Відео: 5. Взаємодія молекул

Чотири основи взаємодії частинок

На даний момент всі відомі прояви матеріального світу можна пояснити за допомогою чотирьох типів взаємодії - електромагнітного, слабкого, сильного і гравітаційного. Деякі з них вивчені досить добре, а інші ж - лише доводяться практичними експериментами і спостереженнями. Не виключено, що незабаром буде відкрито щось зовсім нове, тому «ставити крапку» в пошуках взаємодій ще рано.