Связи. силы. познания
Миша Опенков
22:30 — Доступ ограничен
С современной точки зрения, электрическое и слабенькое взаимодействия – это две стороны одного электрослабого взаимодействия. Пока соответствующие энергии довольно малы, электрическое и слабенькое взаимодействия разделены и не оказывают влияние друг на друга. При довольно огромных энергиях взаимодействия соединяются.
Энергия объединения оценивается в 10^2 ГэВ. ГэВ – это сокращение от гигаэлектроновольта, т. е. 10^9 электроновольт, что составляет 1, 6· 10^19 Дж. Соответствующая энергия электрона в главном состоянии атома водорода 10-8 ГэВ, соответствующая энергия связи атомного ядра – 10-2 ГэВ, соответствующая энергия связи твердого тела – 10^-10 ГэВ. Соответствующая энергия объединения слабенького и электрического взаимодействий громадна по сопоставлению с теми, которые встречаются в атомной и ядерной физике. По этой причине электрическое и слабенькое взаимодействие не проявляют в обыденных физических явлениях собственной единой сути.
Тут для справки приведу еще несколько цифр. Один киловатт-час равен 2×10^25 эВ. Средняя скорость молекулы воздуха приблизительно равна скорости звука (около 300 м/с). При комнатной температуре ее средняя энергия составляет 1/40 эВ. Батарейка карманного фонарика – ускоритель заряженных частиц с энергией в 1эВ. Для исследования внутренней структуры атома нужна энергия кэВ, которую обеспечивают рентгеновские лучи. При помощи рентгеновских лучей перед Первой мировой войной Мозли показал, что хим тождественность определяется зарядом ядра, была установлена главная концепция атомного номера.
Ядерные характеристики измеряются в МэВ, природа в обилии предоставляет частички с таковой энергией. Такие частички создаются в процессах естественного радиоактивного распада. Конкретно ими пользовался Эрнест Резерфорд, чтоб в 1911 году открыть само атомное ядро. Мелкие особые ускорители, создающие пучки частиц с энергией в 1МэВ, действуют по всему миру, где занимаются ядерной физикой. Состоявшийся институт либо развивающаяся страна могут без особенных усилий выстроить такие ускорители.
Для исследования структуры протонов и нейтронов нужно сделать повышение энергии в тыщу раз, до ГэВ. Антипротон был найден на ускорителе, который создавал до 3ГэВ на столкновение. СТАНДАРТНАЯ МОДЕЛЬ появилась из тестов при энергии в несколько ГэВ. С этого шага и начинается Большая Наука. Переносчицы слабенького взаимодействия были обнаружены при энергии столкновения 0,5 ТэВ (1ТэВ=10^12 эВ). Южноамериканский коллайдер лаборатории Ферми с 1988 года работал на энергии до 2 ТэВ. Америкосы планировали создание Сверхпроводящего суперколлайдера имени Р. Рейгана в Техасе (энергия до 40 ТэВ), но позже заморозили проект из-за накладности.
Сильное взаимодействие трепетно за устойчивость атомных ядер. Атомные ядра большинства хим частей размеренны. Взаимодействие, которое их держит от распада должно быть довольно массивным. Как понятно, ядра атомов состоят из нейтронов и протонов. Чтоб положительно заряженные протоны не разлетелись в стороны, нужно наличие сил притяжения меж ними, превосходящих силы электростатического отталкивания.
Соответствующей чертой сильного взаимодействия является его зарядовая независимость. Ядерные силы притяжения меж протонами, нейтронами, нейтронами и протонами по существу схожи. Исходя из убеждений сильного взаимодействия, протон и нейтрон неотличимы друг от друга, потому для их употребляется единый термин – нуклон, т. е частичка ядра. Масштаб сильного взаимодействия составляет 10-13 см и совпадает с соответствующими размерами ядра. Сильное взаимодействие является короткодействующим, т. е. фактически на сто процентов исчезает на масштабах, превосходящих размеры атомного ядра. Макроскопическим проявлением сильного взаимодействия служит эффект ?-радиоактивности.
В текущее время существует квантовая теория сильного взаимодействия, получившая заглавие квантовой хромодинамики. Согласно этой теории, переносчицами сильного взаимодействия являются простые частички – глюоны (от британского слова glue — клей). Адроны, участвующие в сильном содействии, состоят из кварков. Кварки имеют спин ½ и ненулевую массу.
Теория электрослабых взаимодействий вместе с квантовой хромодинамикой образуют то, что на данный момент именуется СТАНДАРТНОЙ МОДЕЛЬЮ.