Переносчики сил в материи

Прежде чем перейти к рассмотрению материи на субъядерном уровне, вернемся к началу предыдущей статьи о четырех фундаментальных силах природы. Как проявляются эти силы? 

 
Переносчики сил в материи
 
Чем обусловлен тот факт, что электрические силы изменяются с расстоянием по закону обратных квадратов, а сильное взаимодействие очень быстро стремится к нулю уже на расстояниях около 10~13 см? Физики испытывают явное отвращение к «действию на расстоянии». Попросту говоря, мы отворачиваемся от любой теории, в которой говорится о взаимодействии (силе) частицы A с частицей B, но не объясняется, как частица A «узнает» о присутствии частицы B. Иными словами, мы считаем необходимым (по философским соображениям), чтобы взаимодействие было обусловлено передачей информации. Иными словами, предполагается, что частицы A и B не могут испытывать действие силы взаимного притяжения или отталкивания до тех пор, пока не «узнают» — с помощью соответствующего переносчика — о существовании друг друга. Разумеется, таким переносчиком может служить только какая-то третья частица, которая, будучи испущенной частицей A, «толкает» частицу B, и наоборот.
 
Таким образом, мы считаем, что все силы природы (исключая гравитацию, которая пока остается весьма загадочной) возникают в результате обмена частицами-переносчиками между взаимодействующими частицами. Проиллюстрируем это на примере из нашей повседневной жизни. Допустим, вы, наблюдая издали за двумя конькобежцами, видите, что они движутся параллельно, оставаясь, все время на каком-то небольшом расстоянии друг от друга. Но вдруг вы замечаете, что без всякого видимого движения ног конькобежцы начинают расходиться: по-видимому, между ними возникла сила отталкивания. Поднеся к глазам бинокль, вы замечаете, что они всего лишь перебрасываются шаром для крикета. Конькобежец A бросает шар конькобежцу B — при этом A испытывает отдачу и удаляется от B. Когда B ловит шар, он также испытывает отдачу и еще больше удаляется от A; этот процесс повторяется многократно. Крикетный шар в данном случае и есть та частица-переносчик, которая приводит к возникновению силы отталкивания между конькобежцами. Эта простая иллюстрация достаточно верно отражает, как возникает при обмене частицей-переносчиком сила отталкивания. А как в таком случае создается сила притяжения? Рассмотрим тот же пример с конькобежцами; но пусть теперь вы издали наблюдаете их сближение, т. е. действие силы притяжения. Поднеся к глазам бинокль, на этот раз вы увидите, что A и B обмениваются бумерангом.
 
Что же представляют собой частицы-переносчики? В случае электромагнитной силы такими частицами являются фотоны — кванты энергии электромагнитного поля. Ядерная сила передается целым «сонмом» частиц-переносчиков, называемых мезонами. Радиус действия силы, т. е. расстояние, на котором ощущается ее влияние, зависит от массы частицы-переносчика, причем, чем массивнее частица, тем меньше радиус действия. Поэтому, например, фотон, имеющий нулевую массу (хотя и обладающий энергией) может передать воздействие электромагнитной силы на бесконечно большое расстояние. Самый легкий мезон — пион с массой, равной 275 электронным массам, этим объясняется, почему сильное (ядерное) взаимодействие резко падает на расстояниях, превышающих 10~13 см. Существует много других мезонов с большими массами, которые вносят свой вклад в сильное взаимодействие на еще меньших расстояниях, вследствие чего ядерная сила изменяется с расстоянием довольно сложным образом.
 
gh4
 
Слабая сила, как мы полагаем, передается частицами, называемыми промежуточными векторными бозонами W± и Z0; массы этих частиц примерно в 100 раз превышают массу протона, и потому радиус действия слабой силы имеет порядок 10~16 см. Тогда бета-распад нейтрона на протон, электрон и антинейтрино следует описывать как процесс, происходящий посредством испускания нейтроном частицы, в результате чего нейтрон превращается в протон; затем спустя промежуток времени порядка 10~26 с частица распадается на электрон и антинейтрино. Частицы W± и Z° тесно связаны с фотоном и определяют масштаб энергий, характерный для электро слабого взаимодействия — объединения электромагнитных и слабых взаимодействий.
 
 

Рекомендуем почитать!

kak-v-drevnie-vremena-delali-abort
Как прерывали беременность в древности  Первые письменные...ДАЛЕЕ .....649
Что мы понимаем полсловом...ДАЛЕЕ .....982
knyaz-repnin-volkonskij
Начиная рассказ о князе Н. Репнине-Волконском нужно сразу же...ДАЛЕЕ .....966
sovetskij-uchenyj-rasshifrovavshij-yazyk-majya-yurij-valentinovich-knorozov
Кнорозов и его апокалипсис. Кто смотрел фильм...ДАЛЕЕ .....2670
kak-sdelat-samostoyatelno-slepoe-zondirovanie
Благодаря слепому зондированию, возможно, вывести все, что...ДАЛЕЕ .....1919
bolezn-malyariya
Малярия — широко распространенная и одна из тяжелых болезней...ДАЛЕЕ .....1095
razmnozhenie-rastenij-i-ikh-opylenie
Опыление – понятие, применяемое для описания...ДАЛЕЕ .....981
drevnyaya-tekhnologiya-svarki-metallov-istoricheskie-fakty
Необходимо сделать пасту (похожую на мыло) из щелока и...ДАЛЕЕ .....1564
Яндекс.Метрика