Електромагнитните частици взаимодействия

В тази статия ще разгледаме какво се нарича силите на природата - фундаменталната електромагнитно взаимодействие и принципите, на които се изграждат. Там ще се разказва за възможността за съществуването на нови подходи към изучаването на тази тема. В училище в часовете по физика, студентите са изправени пред едно обяснение на понятието "сила". Те научават, че властта може да бъде много разнообразна - силата на триене, на силата на гравитацията, еластичност и здравина на много сходни. Не всички от тях може да се нарече основно, както е много често явление на вторичен сила (сила на триене, например, с взаимодействието на молекулите). Електромагнитното взаимодействието може да бъде вторично - като следствие. Молекулна физика дава пример на Ван дер Ваалс сила. Също така дава много примери и физика на елементарните частици.

В природата,

Бих искал да стигнем до същността на процесите, които протичат в природата, тъй като тя ни кара да работим електромагнитното взаимодействие. Какво точно е основната сила, която определя всички вградени вторични си сили? Всеки знае, че електромагнитното взаимодействие, или, както го наричат, електрическа енергия е от основно значение. Това се доказва от закона на Кулон, който разполага със собствена обобщение, произтичащи от уравненията на Максуел. Последно опише всички естествено срещащи се магнитни и електрически сили. Ето защо се докаже, че взаимодействието на електромагнитните полета - фундаментални сили на природата. Следващият пример - на силата на гравитацията. Дори учениците знаят за закона за всемирното привличане Isaaka Nyutona, който също наскоро се сдоби правилно обобщение на уравненията на Айнщайн, и според неговата теория на гравитацията, силата на електромагнитното взаимодействие е от основно значение в природата, също.

Имало едно време се е смятало, че има само тези две фундаментални сили, но науката се приближи, постепенно, доказващи, че това не е така. Например, с откриването на атомното ядро, ние трябваше да се въведе понятието ядрена енергия, или как да се разбере принципа на запазване на частици във вътрешността на ядрото, защо те не отлети във всички посоки. Разбирането за това как електромагнитното взаимодействие в природата, е помогнал измерване на ядрени сили, за да учат и да се опише. Впоследствие, обаче, учените стигнали до заключението, че ядрените сили са второстепенни и в много прояви, като Ван дер Ваалс сила. В действителност, само наистина фундаментални сили, които осигуряват кварките си взаимодействат един с друг. След това - вторичен ефект - е взаимодействието между електромагнитните полета на протоните и неутроните в ядрото. Истина е основен взаимодействието на кварките, глуони се разменят. По този начин е била открита в природата е наистина третата основна сила.

Продължение на историята

Елементарни частици разпад, тежък - на по-леки, и техния разпад описва новия силата на електромагнитното взаимодействие, което е добре, наречен - силата на слабото взаимодействие. Защо бедни? Защото електромагнитни смущения в природата е много по-силен. И пак се оказа, че теорията на слабите взаимодействия, така грациозно се качили в картината на света и първоначално перфектно описва упадъка на елементарни частици, не отразяват същите постулати, ако енергията се увеличава. Ето защо старата теория е с нов дизайн на друг - теория на слабото взаимодействие, като този път се оказа универсален. Въпреки че е построена е на същите принципи, като останалата част от теорията описва електромагнитно взаимодействието на частици. В днешно време има четири изследвани и доказани фундаментални взаимодействия, както и петата - по пътя, за него това ще дойдат. Всички четири - гравитационната, силен, слаб, електромагнитни - са изградени на един принцип: силата, генерирана между частиците е резултат от носител за споделяне приложени, или по друг начин - медиират взаимодействие.

Що за помощник? Това фотон - без маса на частиците, но въпреки това успешно изгражда електромагнитни смущения поради обменят квант електромагнитни вълни или светлина размер. Електромагнитното взаимодействието се извършва от фотони в областта на заредени частици, които са свързани с определена сила, като времето и третира право на Кулон. Има един безтегловни частици - глуонен, той има осем разновидности, той помага общуват кварки. Това електромагнитното взаимодействие е атракция между зарежданията, и то се казва, да бъдат силни. Да, и на слабото взаимодействие не е без посредници, с които стомана частици с маса повече от това, те са масивни, че е тежък. Това междинно съединение векторни бозони. Тяхното тегло и теглото се дължи на слабостта на взаимодействието. Гравитацията е квантов гравитационното поле на силата борси. Това е атракция на електромагнитното взаимодействие на частици, тя все още не е достатъчно проучена, дори Гравитон експериментално все още не е открит, и квантовата гравитация ние не сме съвсем там, а просто защото ние трябва да го мога да опиша още не.

Петата сила

Взехме под внимание четири типа фундаментални взаимодействия: силна, слаба, електромагнитни, гравитационни. Взаимодействие - е акт на обмен на частици и не идея на симетрия не може да се направи, защото няма взаимодействие, което не е свързано с него. Това определя броя на частиците и тяхната маса. С точна симетрия на масата винаги е нула. Така че, на фотона и масата на глуонен не е, тя е равна на нула, гравитонът - също. Ако симетрия е счупен, масата престава да бъде нула. По този начин, междинен вектор бизони имат маса, тъй като симетрията е счупен. Четирите основни взаимодействия обясни всичко, което виждаме и да се чувстват. Останалите сили твърдят, че тяхната електромагнитна муфа е от второстепенно значение. Въпреки това, през 2012 г. е имало пробив в науката и е била открита още една частица, след като направи известен. А революция в света на науката организира откриването на бозона на Хигс, който, както се оказа, също така служи като носител на взаимодействието между кварки и лептони.

Ето защо учени-физици сега казват, че е имало една пета сила, посредникът от които се оказа бозона на Хигс. Симетрията е счупен тук: от бозона на Хигс има маса. По този начин броят на взаимодействия (думата в съвременната физика на елементарните частици се заменя с думата "сила") достигна пет. Може би ние сме в очакване на нови открития, тъй като ние не знаем точно, ако има дори и с изключение на тези взаимодействия. Много е възможно, че сме изградили, а днес този модел, би било перфектно обяснява всички явления, наблюдавани в света, а не е съвсем пълна. И може би, след известно време ще има нови взаимодействия и нови сили. Вероятността за такова има най-малко, защото сме много постепенно научава, че в момента са известни фундаментални взаимодействия - силни, слаби, електромагнитни, гравитационни. В крайна сметка, ако има в характера на суперсиметрични частици, които се обсъждат в научния свят, това означава, че съществуването на нова симетрия и симетрия винаги води до появата на нови частици, които посредничат между тях. По този начин, ние чуваме от неизвестен досега основна сила, както някога е бил изненадан да науча, че има, например, електромагнитно, слабо взаимодействие. Знания по отношение на нашата собствена природа много непълна.

взаимна свързаност

Най-интересното е, че всяко ново взаимодействие трябва задължително да доведе до напълно непознат феномен. Например, ако не бяхме научили за слабото взаимодействие, ние никога нямаше да открива колапс, а ако това не е в познанията ни за разпад, нито едно проучване на ядрена реакция би било невъзможно. И ако ние не бяхме наясно с ядрени реакции, няма да разбере как слънцето грее над нас. В крайна сметка, ако не свети, и няма да се формира живота на Земята. Така че наличието на взаимодействието показва, че е жизнено важно. Ако силното взаимодействие не съществува, и атомни ядра не биха били стабилни. Благодарение на електромагнитното взаимодействие Земята получава енергия от слънцето, и светлинните лъчи, идващи от него, затоплят планетата. И всички известни взаимодействия са от съществено значение. Тук Хигс, например. Хигс бозон осигурява маса на частиците, като взаимодейства с областта, ние сме без него не би оцелял. И как, без да гравитационното взаимодействие, за да остане на повърхността на планетата? Би било невъзможно не само за нас, но нищо.

Абсолютно всички взаимодействия, дори и тези, които все още не знаят, е задължително да се всичко, което човечеството знае, разбира и обича там. Какво можем да знаем? Да, много. Например, ние знаем, че протонът е стабилен в ядрото. Много, много важно за нас, това неговата стабилност, в противен случай по същия начин, няма да има живот. Въпреки това, експериментите показват, че протон живот - стойност ограничена във времето. Дълга, разбира се, 10 ^{трийсет и четири години.} Но това означава, че рано или късно се разпада, и протона и това ще изисква някаква нова сила, която е нова взаимодействие. Срещу вече съществуват затихване протони теория, която предполага нов, много по-висока степен на симетрия, следователно, ново взаимодействие би могъл да съществува, от които ние не знаем нищо.

Гранд обединението

Единството на природата е единственият принцип на изграждане на всички фундаментални взаимодействия. Много въпроси възникват по отношение на броя на тях и да обясни причините за това конкретно количество. Версии построени тук една голяма част, а те са много различни в заключенията, направени. Обяснете присъствието на точно такъв брой фундаментални взаимодействия във всички възможни начини, но те са един-единствен принцип на изграждане на доказателства. Винаги най-различни видове взаимодействия, изследователите се опитват да се слеят в едно. Ето защо тези теории и теории, наречени Grand Unified. Като че ли клони световното дърво: множество клонове, както и багажника е винаги една и съща.

Това е, защото там са всички тези теории, обединявали идея. Коренът на всички известни взаимодействия на една единствена хранене на багажника, което се дължи на загубата на симетрия започна да се разклонява и формира различни фундаментални взаимодействия, които можем да наблюдаваме експериментално. Тази хипотеза не може да бъде проверена все пак, тъй като изисква изключително физиката на високите енергии, експерименти недостъпна днес. Много е възможно, и това е една опция, която ние никога не трябва в притежание на тези енергии. Но около това препятствие е напълно възможно.

отделно

Ние имаме една вселена, естественият ускорител, както и всички процеси, които се случват в него, дават възможност да се провери и на най-дръзките хипотези за общите корени на всички известни взаимодействия. Друга интересна задача на разбиране на взаимодействията в природата е може би още по-сложна. Необходимо е да се разбере как да се отнасят гравитацията с останалите сили на природата. Това е основно взаимодействие стои, тъй като отделно, независимо от факта, че в съответствие с принципа на изграждане на тази теория е подобно на всички останали.

Айнщайн изучава теорията на гравитацията, опитвайки се да го свържете с електромагнетизма. Въпреки привидната реалност, за да реши този проблем, а след това на теория все още не се е случило. Сега човечеството знае малко повече, най-малкото, което знаем за силните и слабите взаимодействия. И ако сега цялостно изграждане на единна теория, то със сигурност ще се отрази отново липсата на знания. Досега не успя да постави тежестта на равна нога с другите взаимодействия, тъй като всички се подчиняват на законите, продиктувани от квантова физика и тежестта - не. Според квантовата теория, всички частици са квантите на дадена област. Но квантовата гравитация не съществува, поне не още. Въпреки това, броят на вече открити взаимодействия повтаря на висок глас за това, което не може да бъде всеки един схема.

електрическо поле

Обратно през 1860 г., великият деветнадесети век физик Джеймс Кларк Максуел успява да създаде теория за обяснение на електромагнитната индукция. Когато промяна в магнитното поле в определена точка в пространството на електрическо поле. Ако това поле е намерена затворен проводник, индукционната протича тока в електричното поле. Неговата теория на електромагнитните полета Максуел доказва, че вероятно процес обратен: ако промяната във времето на електрическото поле в определена точка в пространството, ще се изисква магнитно поле. Така че всяка промяна може да доведе до различна електрическо поле и може да се получи промяна в магнитното поле на електрическия променлив магнитен път на полето. Тези променливи, генерират всеки други области, организирани от единното поле - електромагнитното.

Най-важният резултат от което следва, формули теорията на Максуел - прогноза, че има електромагнитни вълни, т.е. посадъчен електромагнитно поле във времето и пространството. Източникът на електромагнитното поле се движи с такси ускорение електрически. За разлика акустичен (еластични) електромагнитни вълни могат да се разпространяват във всеки материал, дори във вакуум. Електромагнитна интерференция във вакуум се разпространява с скоростта на светлината (с = 299 792 километра в секунда). Дължината на вълната може да бъде различен. Електромагнитните вълни от десет хиляди метра 0,005 метра - това е радио вълни, които се използват за предаване на информация за нас, което е сигнал за определено разстояние без никакви кабели. Създаден радиовълни с висока честота ток, който тече в антената.

Какви са вълните

Ако дължината на електромагнитното лъчение в границите от 0.005 микрометра до 1 м, т.е. тези, които са в обхвата между видими светлина и радиовълни - е инфрачервено лъчение. Неговите излъчват всички нагрети тела: батерии, печки, лампи с нажежаема жичка. Специални устройства преобразуват инфрачервеното излъчване във видима светлина, за да се получи снимки на обекти, които го излъчват, дори и в абсолютна тъмнина. Видимата светлина излъчва дължина на вълната от 770 до 380 нанометра - цветът се променя от червено до лилаво. Тази част от спектъра има за човешкия живот от изключителна важност, тъй като голяма част от информацията за света, която получаваме чрез зрението.

Ако електромагнитното лъчение има дължина на вълната по-малка от лилав цвят е ултравиолетова светлина, която убива бактерии. Рентгеновите лъчи са невидими за окото. Те едва ли абсорбира видими светлинни непрозрачни слоеве от материала. Рентгенова диагноза заболявания на вътрешните органи на хора и животни. Ако електромагнитно излъчване се получава чрез взаимодействие на елементарните частици и излъчвана от възбудените ядра, получени от гама-лъчение. Това е най-широката гама от електромагнитния спектър, тъй като не се ограничава само до високи енергии. Гама радиация може да бъде мека и твърда: енергийни преходи в атомните ядра - меки и в ядрени реакции - твърда. Тези лъчи лесно събарят молекули и биологични функции. Голямото щастие се, че в атмосферата на гама-лъчи не може да се измъкне сам. Обърнете внимание на гама лъчи от пространство може да бъде. При много високи енергии електромагнитния взаимодействието се разпространява при скорост близо до светлината на: гама-кванти смачкване ядро атоми, ги счупи в частици, разпръскване в различни посоки. При задействане на спирачките, те излъчват светлина, видима в специални телескопи.

От миналото - бъдещето

Електромагнитните вълни, както беше казано, прогнозирани от Максуел. Той внимателно проучен и се опита да вярват в математиката леко наивни снимки на Фарадей, на която са изобразени на магнитни и електрически явления. Това беше Максуел открил липсата на симетрия. И че той е в състояние да докаже редица уравнения, че променливите електрически полета генерират магнитни и обратно. Това го подтиква да се смята, че такива области и отдели от проводниците се преместват чрез вакуум с някои гигантски скорост. И той го измисли. Speed е бил близо до trohstam хиляди километра в секунда.

Това е теорията на взаимодействие и експеримент. Пример за това е откриването през които научихме за съществуването на електромагнитни вълни. В него се събраха с помощта на физиката абсолютно разнородни понятия - магнетизма и електричеството, тъй като той е физическо явление от същия порядък, а само различни страни на него са в комуникация. Теориите са разположени един зад друг, както и всички от тях са тясно свързани помежду си: теорията на електрослабата взаимодействие, например, когато една и съща позиция, описана от слабата ядрена сила и електромагнитни и т.н. Всичко това съчетава квантовата хромодинамика, обхващаща силни и електрослабите взаимодействия (тук, точност докато по-ниска, но работата продължава). Интензивно учи области такива физици като квантовата гравитация и струнната теория.

данни

Оказва се, че пространството около нас напълно проникнато електромагнитно излъчване: звездите и слънцето, луната и други небесни тела, то е самата Земя и всеки телефон в ръцете на човек, и антенни станции - всичко това излъчва електромагнитни вълни с различни имена , В зависимост от честотата на трептенията, който излъчва обекта различават инфрачервени, радио, видима светлина, био-поле лъчи, рентгенови лъчи и други подобни.

Когато електромагнитно поле се разпространява, тя се превръща в електромагнитна вълна. Това е просто неизчерпаем източник на енергия, вибрира електрическите заряди на молекулите и атомите. И ако таксата се колебае, движението му се ускорява и затова излъчва електромагнитни вълни. Ако магнитните промени поле, полето е развълнуван от електрически водовъртеж, който, от своя страна, вълнува водовъртеж областта на магнитната. Процесът преминава през пространството, обхващащ една точка след друг.