При большом радиусе взаимодействие называют - дальнодействующим
, оно проявляются в макромире
, т.е. в мире объектов, с которыми непосредственно сталкивается человек, а также в мегамире
- мире космических объектов. Такие взаимодействия медленно убывают при увеличении расстояния между частицами и не имеют конечного радиуса действия.
Фундаментальные взаимодействия элементарных частиц изображаются с помощью специальных диаграмм, на которых реальной частице соответствует прямая линия, а ее взаимодействие с другой частицей изображается либо пунктиром, либо кривой (рис.1).
Рисунок 1 - Диаграммы взаимодействий элементарных частиц
Помимо качественных различий, фундаментальные взаимодействия отличаются в количественном отношении по силе воздействия, которая характеризуется термином интенсивность
. По мере увеличения интенсивности фундаментальные взаимодействия располагаются в следующем порядке: гравитационное, слабое, электромагнитное и сильное. Каждое из этих взаимодействий характеризуется соответствующим параметром, называемым константой связи, численное значение которого определяет интенсивность взаимодействия. Каким образом физические объекты осуществляют фундаментальные взаимодействия между собой?
На качественном уровне ответ на этот вопрос выглядит следующим образом. Фундаментальные взаимодействия переносятся квантами. При этом в квантовой области фундаментальным взаимодействиям отвечают соответствующие элементарные частицы, называемые элементарными частицами - переносчиками взаимодействий. В процессе взаимодействия физический объект испускает частицы - переносчики взаимодействия, которые поглощаются другим физическим объектом. Это ведет к тому, что объекты как бы чувствуют друг друга, их энергия, характер движения, состояние изменяются, то есть они испытывают взаимное влияние.
Некоторые физики, в частности, Г.Джорджи и Ш.Глэшоу, предположили, что при переходе к более высоким энергиям должно произойти еще одно слияние - объединение электрослабого взаимодействия с сильным. Соответствующие теоретические схемы получили название Теории «Великого объединения». И эта теория в настоящее время проходит экспериментальную проверку. Согласно этой теории, объединяющей сильное, слабое и электромагнитное взаимодействия, существует лишь два типа взаимодействий: объединенное и гравитационное.
Не исключено, что все четыре взаимодействия являются лишь частными проявлениям единого взаимодействия. Согласно идеям объединения фундаментальных взаимодействий, в Природе существует только одно единое фундаментальное взаимодействие, проявляющее себя в конкретных ситуациях как гравитационное, или как слабое, или как электромагнитное, или как сильное, или как их некоторая комбинация. Предпосылки таких предположений рассматриваются при обсуждении теории возникновения Вселенной (теория Большого Взрыва). Теория «Большого Взрыва» объясняет, как комбинация вещества и энергии породила звезды и галактики.
Все перечисленные выше силы - разные проявления этих четырех фундаментальных взаимодействий, на которых базируется взаимосвязь всех материальных объектов микро-, макро- и мегамира. От радиуса действия сил зависит масштаб явлений, в которых те или иные силы играют основную роль. И ни одно из них не является излишним. Все они в равной мере необходимы для «нормального функционирования» Вселенной.
Итак, мы узнали, что такое взаимосвязь и взаимозависимость фундаментальных взаимодействий, что сильное и слабое взаимодействие характеризуют свойства микромира, а гравитационное и электромагнитное являются «принадлежностью» макромира (Приложение 1)
Фундаментальные взаимодействия в макромире
Изучив общее представление о фундаментальном взаимодействии, в данной главе рассмотрим фундаментальные взаимодействия в макромире.
TimeBiology