Быстрый поиск

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!

knyaz-izyaslav
Годы правления 1054-1077    Князь Изяслав...ДАЛЕЕ .....579
nauchno-tekhnicheskij-progress-dvigatel-razvitiya-dvizheniya-vpered-tsivilizatsii
Каждый день в мире осуществляются новые открытия. Эти...ДАЛЕЕ .....547
a-vy-znaete-kuda-ukhodit-vremya
 О времени   Люди, вспоминая детство,...ДАЛЕЕ .....621
do-nachala-tsivilizatsij
История существования человека, по крайней мере, в 500 раз...ДАЛЕЕ .....442
osmoticheskaya-regulyatsiya-v-presnoj-vode-u-zhivotnykh
Рассмотрим важнейшую проблему, с которой сталкивается всякое...ДАЛЕЕ .....122
chto-my-ponimaem-pod-slovom-vozdukh
 Кислород. Воздушная среда, окружающая Землю, называется...ДАЛЕЕ .....683
zemlya-kak-dvizhetsya
Земля и ее движение. Как уже сказано, мы живем на планете,...ДАЛЕЕ .....1032
parizhskaya-pushka
Идея парижской пушки заключалась в следующем. Ствол орудия...ДАЛЕЕ .....557
ivan-groznyj
Известно, что бездетный князь Василий III со своей второй...ДАЛЕЕ .....167
nizhnij-uroven-sistemy-rasseleniya-otdelnoe-poselenie
Переходим к нижнему уровню системы расселения—...ДАЛЕЕ .....442
protiv-morskoj-bolezni-korabl-bessemer
Позже по совету главного конструктора британского флота Р. Й....ДАЛЕЕ .....588
 50 — 60-е годы к вопросам культуры речи...ДАЛЕЕ .....662
kompressory
Классифицируют компрессоры, в основном согласно их рабочему...ДАЛЕЕ .....125
statuya-khrista-iskupitelya
Знаменитая статуя Христа-искупителя по праву считается одной из...ДАЛЕЕ .....894
vrazhdebnost-podvodnogo-mira
На дне океана. Часть вторая. Прежде всего уточним, что значит...ДАЛЕЕ .....669
mozhet-li-som-proglotit-cheloveka
Сома во многих странах считают потенциально опасным для жизни...ДАЛЕЕ .....2478
kakaya-byla-pervaya-pismennost-i-kto-ee-pridumal
Письменность – это интересно   Ранняя...ДАЛЕЕ .....868
pochemu-derevya-sbrasyvayut-listya
Четыре времени года Дерево меняет одежду. Мы меняем одежду с...ДАЛЕЕ .....1712
С решением бостонского изобретателя Исаака Френсиса Добсона...ДАЛЕЕ .....552
vselennaya-v-nashe-vremya
Итак, что можно сказать о сегодняшних масштабах Вселенной,...ДАЛЕЕ .....121
gde-i-kogda-poyavilis-mlekopitayushchie
История появления млекопитающих Кстати говоря, мы - люди,...ДАЛЕЕ .....1177
novoe-issledovanie-luny-apparatom-lunar-atmospher-and-dust-environment-explorer
6 сентября 2013 осуществился запуск орбитального аппарата...ДАЛЕЕ .....629
opredeleniya-chastej-struktury-belka
Проблема определения структуры белка подразделяется на две...ДАЛЕЕ .....135
zagadochnoe-ischeznovenie-eskimosov
Джо Лабелль решил как-то раз навестить своих...ДАЛЕЕ .....766
meteornaya-opasnost-dlya-kosmicheskikh-korablej
В открытом космосе пылинка массой в миллионные доли грамма...ДАЛЕЕ .....634
knyaz-andrej-bogolyubskij
 Андрей Боголюбский  Долгое время потомкам...ДАЛЕЕ .....679
raketa-proton-na-starte
Стартовая позиция ракеты Ракета Протон-М вместе с...ДАЛЕЕ .....80
istoriya-zhenskoj-sumki
Клатч, ридикюль, шоппер, сумка-минодьер, кисет, барсетка,...ДАЛЕЕ .....123
Газ или жидкость.   Ты долго принимаешь очень...ДАЛЕЕ .....1019
piramidy-chichen-itsa
В 120 километрах от Мексиканского города Мерида на юго-востоке...ДАЛЕЕ .....783