4 상호작용의 힘. 네 가지 기본 상호 작용

서로 환원할 수 없는 기본 상호작용에는 4가지 유형이 있습니다.

소립자는 모든 종류의 알려진 상호 작용에 관여합니다.

강도가 감소하는 순서로 고려해 보겠습니다.

1) 강한,

2) 전자기,

3) 약한

4) 중력.

강력한 시너지 수준에서 발생 원자핵구성 요소의 상호 매력을 나타냅니다. 약 10-13cm의 거리에서 작동합니다.

강한 상호 작용의 결과로 결합 에너지가 높은 재료 시스템인 원자핵이 형성됩니다. 이러한 이유로 원자핵은 매우 안정적이며 파괴하기 어렵습니다.

전자기 상호작용 강한 것보다 천 배 정도 약하지만 훨씬 더 먼 거리에서 작용합니다. 이러한 유형의 상호 작용은 전하를 띤 입자의 특징입니다. 전자기 상호 작용 과정에서 전자와 원자핵은 원자로 결합하고 원자는 분자로 결합합니다. 어떤 의미에서 이러한 상호 작용은 화학 및 생물학에서 기본입니다.

약한 상호 작용 아마도 서로 다른 입자 사이에 있을 수 있습니다. 그것은 10 -15 -10 -22 cm 정도의 거리로 확장되며 주로 입자의 붕괴와 관련이 있습니다. 현재의 지식 수준에 따르면 대부분의 입자는 약한 상호 작용으로 인해 정확히 불안정합니다. 예를 들어, 중성자가 양성자, 전자 및 반중성미자로의 변환은 원자핵에서 발생합니다.

중력 상호 작용 가장 약하고 매우 작은 효과를 주기 때문에 소립자 이론에서 고려되지 않습니다. 우주 규모에서 중력 상호 작용은 중요합니다. 작용 반경은 제한되지 않습니다.

소립자의 변형이 일어나는 시간은 상호작용의 강도에 달려 있다.

강한 상호 작용과 관련된 핵 반응은 10 -24 -10 -23초 이내에 발생합니다.

전자기 상호 작용으로 인한 변경은 10 -19 -10 -21초 이내에 수행됩니다.

약한 상호 작용과 관련된 기본 입자의 붕괴 - 평균 10-21초.

이 네 가지 상호작용은 다양한 세상을 구축하는 데 필요하고 충분합니다.

강한 상호작용이 없다면 원자핵은 존재할 수 없고 별과 태양은 핵에너지로 인해 열과 빛을 생성할 수 없습니다.

전자기 상호 작용이 없다면 원자, 분자, 거시적 물체, 열과 빛도 없을 것입니다.

약한 상호작용 없이는 불가능 핵반응태양과 별의 창자에서는 초신성 폭발이 일어나지 않으며 생명체에 필요한 무거운 원소가 우주에 퍼질 수 없습니다.

중력 상호 작용이 없으면 은하, 별, 행성이 없을 뿐만 아니라 전체 우주가 진화할 수 없습니다. 중력은 우주 전체의 통일성과 그 진화를 보장하는 통합 요소이기 때문입니다.

기본 입자에서 복잡하고 다양한 생성에 필요한 네 가지 기본 상호 작용 모두 물질 세계, 하나의 기본 상호 작용에서 얻을 수 있습니다. 초강대국 .

매우 높은 온도(또는 에너지)에서 네 가지 상호 작용이 모두 하나로 결합된다는 것이 이론적으로 입증되었습니다.

100 GeV의 에너지에서 전자기 및 약한 상호 작용이 결합됩니다. 이 온도는 10-10초 동안의 우주 온도에 해당합니다. 빅뱅 이후.

1015 GeV의 에너지에서 강력한 상호 작용이 추가됩니다.

1019 GeV의 에너지에서 네 가지 상호 작용이 모두 결합됩니다.

1 GeV = 10억 전자 볼트

소립자 연구의 발전은 원자론 개념의 발전에 기여했습니다.

현재 많은 소립자 중에서 다음을 구별할 수 있다고 믿어집니다. 12개의 기본 입자 그리고 같은 입자 .

6개의 입자는 이국적인 이름을 가진 쿼크입니다.

위, 아래, 매력, 이상, 진실, 사랑스럽다.

나머지 6개는 렙톤입니다. 전자 , 뮤온 , 타우 입자 및 해당 중성미자(전자, 뮤온, 타우 중성미자).

일반 물질은 1세대 입자로 구성됩니다.

나머지 세대는 입자 가속기에서 인위적으로 생성될 수 있다고 가정합니다.

쿼크 모델을 기반으로 물리학자들은 모델 원자의 구조.

각 원자는 무거운 핵(양성자와 중성자의 글루온 장에 강하게 결합되어 있음)과 전자 껍질로 구성되어 있습니다.

핵에 있는 양성자의 수는 D.I.의 원소 주기율표에 있는 원소의 서수와 같습니다. 멘델레예프.

양성자는 양전하를 띠고 있으며 질량은 전자 질량의 1836배이고 치수는 약 10-13cm입니다.

중성자의 전하량은 0입니다.

쿼크 가설에 따르면 양성자는 2개의 "up" 쿼크와 1개의 "down" 쿼크로 구성되며 중성자는 1개의 "up" 쿼크와 2개의 "down" 쿼크로 구성됩니다. 그것들은 단단한 공으로 표현될 수 없고, 오히려 경계가 흐릿한 구름과 유사하며 나타나고 사라지는 가상 입자로 구성됩니다.

쿼크와 렙톤의 기원, 그것이 자연의 주요 "최초의 벽돌"인지, 그리고 얼마나 근본적인지에 대해 아직 풀리지 않은 질문이 있습니다. 이 질문에 대한 답은 현대 우주론에서 찾고 있습니다.

매우 중요한 것은 진공에서 기본 입자 생성 과정, 우주 탄생 순간에 특정 입자를 생성한 1차 핵융합 모델 구성에 대한 연구입니다.

상호작용의 입자 운반체

상호 작용	담체	요금	질량, m 이자형	현대 이론
강한	글루온	0	0	양자 색역학(1974)
전자기	광자	0	0	Feynman, Schwinger, Tomonagi, Dyson의 양자 전기 역학(1940)
약한	여 + - 보손	+1	157000	Electroweak 이론: Weinberg, Glashow, Salam(1967)
	여 - 보손	-1	157000
	지 0 -보손	0	178000
중력	중력자	0	0	GR: 아인슈타인(1915)

기본적인 상호작용

자연에는 물질적 대상의 상호 작용, 즉 서로에 대한 상호 작용에 의해 설명되는 특징과 발달이 설명되는 매우 다양한 자연 시스템과 구조가 있습니다. 정확히 상호작용은 물질의 이동의 주된 원인이며, 기원과 조직 구조에 관계없이 모든 물질적 대상의 특징입니다.. 상호 작용은 움직임과 마찬가지로 보편적입니다. 상호 작용하는 물체는 에너지와 운동량을 교환합니다(이것이 운동의 주요 특성입니다). 고전 물리학에서 상호 작용은 하나의 물질이 다른 물체에 작용하는 힘에 의해 결정됩니다. 오랫동안 패러다임은 장거리 작용의 개념 - 서로 멀리 떨어져 있는 물질적 물체의 상호작용과 빈 공간을 통해 순간적으로 전달되는 것... 현재 실험적으로 확인된 또 다른 - 단거리 개념 - 상호 작용은 진공에서 빛의 속도를 초과하지 않는 유한 속도로 물리적 필드를 사용하여 전송됩니다.물리적 장은 물질적 물체와 그 시스템의 상호 작용을 보장하는 특별한 유형의 물질입니다(전자기장, 중력장, 핵력 장 - 약하고 강함). 물리장의 근원은 소립자(전자기 - 하전 입자)이며, 양자 이론에서 상호 작용은 입자 사이의 장의 양자 교환으로 인한 것입니다.

자연에는 주변 세계의 구조를 결정하는 강, 전자기, 약 및 중력의 네 가지 기본 상호 작용이 있습니다.

강력한 상호 작용(핵 상호 작용) - 원자핵(양성자 및 중성자)의 구성 부분의 상호 인력과 글루온에 의해 전달되는 10 -1 3 cm 정도의 거리에서 작용합니다. 전자기 상호 작용의 관점에서 양성자와 중성자는 다른 입자입니다. 양성자는 전하를 띠고 중성자는 전하를 띠지 않기 때문입니다. 그러나 강한 상호 작용의 관점에서 볼 때 이러한 입자는 구별할 수 없습니다. 안정된 상태에서 중성자는 불안정한 입자이고 양성자, 전자 및 중성미자로 붕괴되지만 핵의 틀 내에서는 비슷해지기 때문입니다. 따라서 "핵자"라는 용어는 양성자에 대한 속성입니다. 핵- 핵) "중성자를 가진 양성자는 핵자의 두 가지 다른 상태로 간주되기 시작했습니다. 핵에서 핵자의 상호 작용이 강할수록 핵이 더 안정할수록 비 결합 에너지가 높아집니다.

안정한 물질에서는 너무 높지 않은 온도에서 양성자와 중성자 사이의 상호작용이 증가하지만, 핵 또는 그 일부(고에너지의 핵자)의 충돌이 발생하면 핵반응이 일어나 엄청난 에너지의 방출을 동반합니다.

특정 조건에서 강한 상호작용은 입자를 원자핵(높은 결합 에너지를 갖는 물질 시스템)으로 매우 강하게 결합시킵니다. 이러한 이유로 원자핵은 매우 안정적이며 파괴하기 어렵습니다.

강한 상호작용이 없다면 원자핵은 존재하지 않을 것이고 별과 태양은 핵에너지로 인해 열과 빛을 생성할 수 없을 것이다.

전자기 상호작용전기장과 자기장에 의해 전달됩니다. 전하가 있으면 전기장이 발생하고 전하가 이동하면 자기장이 발생합니다. 변화하는 전기장은 교류 자기장을 생성합니다. 이것은 교류 자기장의 근원입니다. 이러한 유형의 상호 작용은 전하를 띤 입자의 특징입니다. 전자기 상호작용의 캐리어는 전하가 없는 광자(전자기장의 양자)입니다. 전자기 상호 작용 과정에서 전자와 원자핵은 원자로 결합하고 원자는 분자로 결합합니다. 어떤 의미에서 이러한 상호 작용은 화학 및 생물학에서 기본입니다.

물질의 응집, 마찰, 탄성 등의 다양한 상태 때문에 우리는 전자파를 통해 우리 주변 세계에 대한 정보의 약 90%를 받습니다. 그것은 본질적으로 전자기적인 분자간 상호 작용의 힘에 의해 결정됩니다. 전자기 상호 작용은 쿨롱, 암페어 및 맥스웰의 전자기 이론의 법칙으로 설명됩니다.

전자기 상호 작용은 다양한 전기 제품, 라디오, 텔레비전, 컴퓨터 등을 만들기 위한 기초입니다. 그것은 강한 것보다 약 천 배 약하지만 훨씬 더 장거리입니다.

없이 전자기 상호 작용은 원자, 분자, 거대 물체, 열 및 빛이 아닙니다.

3. 약한 상호작용아마도 광자를 제외한 다른 입자들 사이에서는 단거리이며 원자핵 크기 10 -15 - 10 -22 cm보다 작은 거리에서 나타납니다. 약한 상호 작용은 강한 것보다 약하고 약한 상호 작용은 강한 상호 작용보다 느리게 진행됩니다. 불안정한 입자의 붕괴를 담당합니다(예: 중성자를 양성자, 전자, 반중성미자로 변환). 이 상호작용 때문에 대부분의 입자가 불안정합니다. 약한 상호 작용의 운반자는 양성자와 중성자의 질량보다 100배 더 큰 질량을 가진 입자인 비온입니다. 이 상호 작용으로 인해 태양이 빛납니다 (양성자는 중성자, 양전자, 중성미자로 변하고 방출 된 중성미자는 거대한 투과력을가집니다).

약한 상호 작용이 없으면 태양과 별 내부의 핵 반응이 불가능하고 새로운 별이 생성되지 않습니다.

4. 중력 상호작용가장 약한 것은 특성 거리(10-13cm)에서 효과가 작고 초소형 거리(10-33cm)와 초고 에너지에서 소립자 이론에서 고려되지 않습니다. 중력이 중요해지고 물리적 진공의 특이한 특성이 나타나기 시작합니다 ...

중력(Lat. Gravitas에서 - "중력") - 기본 상호 작용은 장거리입니다(즉, 질량이 아무리 큰 물체가 이동하더라도 공간의 어느 지점에서든 중력 잠재력은 주어진 순간에 물체의 위치에만 의존함을 의미합니다. 시간에) 그리고 모든 물질적 몸은 그것에 종속됩니다 ... 기본적으로 중력은 우주 규모인 메가월드에서 결정적인 역할을 합니다.

고전 역학의 틀 내에서 중력 상호 작용이 설명됩니다. 중력의 법칙뉴턴은 두 물질의 질량점 사이의 인력의 힘 중 1 및 중 2 거리로 구분 아르 자형, 있다

어디에 G- 중력 상수.

중력 상호 작용이 없으면 은하, 별, 행성, 우주의 진화가 없습니다.

소립자의 변형이 일어나는 시간은 상호 작용의 강도에 달려 있습니다 (강한 상호 작용으로 핵 반응은 10 -24 - 10 -23 초 이내에 발생합니다. 전자기 1 - 변화는 10 - 19 - 10 -21 s., 10 -10 s 이내에 약한 분해가 있음).

모든 상호 작용은 복잡하고 다양한 물질 세계를 구축하는 데 필요하고 충분합니다. 초강대국(매우 높은 온도나 에너지에서 네 가지 상호 작용이 모두 결합하여 한 가지).

» 기본적인 상호작용은 무엇입니까?

오늘은 근본적인 힘이나 상호작용에 대해 말씀드리고자 합니다. 그것이 무엇인지, 얼마나 많은지, 왜 필요한지 알게 될 것입니다.

여기 우리가 간다!

근본적인 힘은 무엇입니까?

우리 우주에는 많은 물리적 힘과 상호 작용이 있습니다. 예를 들어 마찰력, 핵반응 및 화학 접착제... 그러나 그것들은 네 가지 상호작용을 제외하고는 모두 이차적입니다. 그것들을 "기본"이라고 합니다. 그들은 소립자의 상호 작용 유형이며 자연의 다른 모든 힘을 결정합니다.

우주 생명의 맨 처음에 하나의 근본적인 상호작용이 있었습니다. 그러나 이것은 오래 가지 못했습니다. 단일 기본 힘이 네 가지 개별 상호 작용으로 분할된 후 1초가 끝날 때까지: 강함, 약함, 전자기 및 중력. 모두 고려해 보겠습니다.

강력한 상호 작용.

원자가 가장 많은 이유를 생각해 본 적이 있습니까? 화학 원소안정적인? 이것은 어려울 것 같습니다. 그러나 지난 세기의 30 년대에이 질문에 대한 답을 찾기 위해 과학자들은 땀을 흘렸습니다.

에서 학교 과정물리학 및 화학 원자는 두 부분으로 구성되어 있다는 것을 알고 있을 것입니다. 하나는 핵과 그 주위를 도는 전자입니다. 핵은 차례로 "핵자"-양성자와 중성자로 구성됩니다.

원자는 전기적으로 중성입니다. 그러나 그 핵심에는 양성자와 중성자 인 양전하 및 중성 전하 입자 만 있습니다. 반대로 하전된 물체만 서로 끌릴 수 있다는 것은 잘 알려져 있습니다. 즉, "플러스"에서 "마이너스"로. 따라서 양성자와 중성자는 서로 반발해야 합니다. 그러나 실제로 핵의 원자는 존재하고 지속되지 않습니다. 이유는 무엇입니까?

"중력 때문이 아닐까요?" - 물리학자들은 그때 생각했습니다. 그렇지 않은 것으로 밝혀졌습니다. 가장 약한 중력은 전자기력을 견딜 수 없습니다.

이것은 핵자를 핵의 안정한 원자로 묶는 다소 강력한 힘이 있음을 의미합니다. "강력한 상호 작용"이라고합니다. 결과적으로 쿼크(기본 입자 그룹 중 하나를 나타냄)를 "강입자"라고 하는 복합 입자(예: 동일한 양성자와 중성자)로 묶는다는 것이 밝혀졌습니다.

쿼크, 강입자 및 글루온은 강력한 상호 작용에 관여합니다. 글루온은 질량이 없고 강한 상호작용의 운반체입니다. 쿼크는 그것들을 교환하여 이 근본적인 힘을 실현합니다.

강력한 핵력은 자연에서 가장 강력합니다. 전자기력보다 1000배, '약핵'보다 10만배 강하며 중력은 10·39(10~39도)배나 위력이 월등하다.

강한 상호 작용은 잔인합니다. 그 때문에 과학자들은 자유 상태에서 쿼크를 관찰할 수 없습니다. 이 열악한 입자는 영원히 강입자에 갇혀 있습니다. 쿼크가 서로 멀어질수록 더 강하게 끌리는 것으로 밝혀졌습니다. 따라서 이 입자들은 우주에서 홀로 떠돌아다니는 것이 관찰되지 않고 강입자에만 존재한다.

전자기학.

전하를 가진 모든 물체와 입자는 전자기 상호 작용에 참여합니다. 그러나 예외가 있습니다. 중성 입자가 참여할 수 있지만 하전 입자로 구성됩니다. 눈에 띄는 예는 중성자입니다. 중성 전하를 가지고 있지만 전하를 띤 쿼크로 구성되어 있습니다.

전자기 상호 작용은 다음을 통해 하전 입자 사이에서 수행됩니다. 전자기장... 그것의 양자(기본 입자)는 광자이며, 동시에 전체 우주의 트롤입니다.

전자기학은 하전 입자가 서로 상호 작용하여 광자를 교환한다는 사실에 있습니다.

전자기력은 힘과 인력(양전하를 띤 물체가 음전하를 띤 물체에 끌림) 및 반발의 형태로 나타납니다.

이 상호 작용은 상호 작용으로 인해 자연에서 매우 중요한 역할을 합니다. 원자의 분자 구조(화학 결합)와 전자 껍질을 결정합니다. 따라서 많은 것들이 전자기학으로 귀결됩니다.

"라고 생각되는 일반적인 물리적 힘의 대부분은 고전 역학"뉴턴의 - 마찰력, 탄성력, 표면 장력등. - 전자기적 성질을 띤다.

전자기력은 또한 거시 우주에서 신체의 물리적 특성의 대부분을 결정하고 하나에서 벗어날 때의 변화를 결정합니다. 집계 상태다른 사람에게. 이 상호 작용은 전기, 자기, 광학 및 화학 현상의 기초가 됩니다.

약한 핵력.

약한 상호 작용은 원자핵보다 훨씬 작은 거리에서 나타납니다. 위에서 설명한 두 가지 기본 힘보다 약하지만 중력보다 강합니다.

약한 핵력은 두 그룹의 기본 입자(경입자 및 쿼크)와 강입자를 포함합니다. 약한 상호 작용 과정에서 입자는 질량이 없는 글루온 및 광자와 달리 상당히 거대한 W 및 Z 보존인 "운반체"를 교환합니다.

약한 핵력자연에서 중요한 역할을 합니다. 별에서 열핵 반응의 과정은 정확히 이 상호 작용 때문입니다. 즉, 약한 핵력 덕분에 태양과 다른 가스 발광체가 타오르고 있습니다.

하지만 그게 다가 아닙니다. 약한 상호 작용은 원자핵의 베타 붕괴를 담당합니다. 이 과정은 세 가지 유형의 방사능 중 하나입니다. 그것은 핵(전자 또는 양전자)에 의한 "베타 입자"의 방출로 구성됩니다.

약한 상호 작용으로 인해 소위. "약한 부패". 이것은 거대한 입자가 더 가벼운 입자로 분해되는 때입니다. 중요한 특별한 경우는 중성자의 붕괴입니다. 이는 양성자, 전자 및 반중성미자로 변할 수 있습니다.

중력

보편적인 기본 상호 작용. 소립자에서 거대한 은하에 이르기까지 모든 물질체는 그것에 종속됩니다. 이 근본적인 힘은 모든 것 중에서 가장 약하며 물질체가 서로 끌어당기는 경향으로 표현됩니다.

중력은 장거리 힘이며 우주에서 가장 글로벌한 과정을 제어합니다. 그녀 덕분에 별과 성단은 은하계로 분류됩니다. 덕분에 성운에 가스 발광체가 형성되고 우주의 차가운 돌 조각이 행성으로 그룹화되며 당신이 던진 공은 반드시 떨어질 것입니다.

중력은 수십 년 동안 물리학자들을 속여 왔습니다. 그것은 양자 역학과 상대성 이론이라는 두 가지 기본 물리 이론 사이에서 수년간 갈등의 주제입니다. 하지만 왜?

사실 일반 상대성 이론과 양자 물리학은 서로 다른 원리를 기반으로 하며 이 기본 힘을 서로 다른 방식으로 설명합니다.

아인슈타인은 중력을 물질의 질량으로 인한 시공간 자체의 곡률로 설명했습니다. 그리고 양자 물리학은 그것을 "양자화"합니다 - 자체 캐리어 입자가 있는 상호 작용으로 설명합니다. 그들은 "중력자"라고 불립니다.

양자 역학에서 시공간은 "동적 변수"로 표현되지 않습니다. 몸과 시스템에 의존하지 않습니다. 그리고 이것은 상대성 이론에 위배됩니다.

하지만 가장 놀라운 것은 그럼에도 불구하고 근본적인 차이점, 이 두 이론은 모두 실험적으로 입증되었습니다. 양자 역학은 소우주를 완벽하게 설명하고 상대성 이론은 우주를 거시적 규모로 설명합니다.

이제 상대론과 양자 물리학을 결합하고 문제 없이 중력을 설명하려는 시도가 있습니다. 그런 다음 "만물의 이론"이 만들어지고 이 제목의 주요 후보는 11차원으로 가장자리에 얽힌 "끈 이론"입니다.

레코드 탐색

다양한 물질에는 많은 소립자가 포함되어 있으므로 기본적인 물리적 상호 작용은 강, 전자기, 약 및 중력의 4 가지 유형으로 표현됩니다. 후자는 가장 포괄적인 것으로 간주됩니다.

모든 거대체와 미세입자는 예외 없이 중력을 받습니다. 절대적으로 모든 기본 입자는 중력의 영향을 받습니다. 그것은 만유인력의 형태로 나타납니다. 이 근본적인 상호작용은 우주에서 일어나는 가장 전 지구적인 과정을 지배합니다. 중력은 구조적 안정성을 제공합니다. 태양계.

현대 개념에 따르면 입자의 교환에서 근본적인 상호 작용이 발생합니다. 중력은 중력자의 교환을 통해 형성됩니다.

중력 및 전자기의 기본적인 상호 작용은 본질적으로 장거리입니다. 그들에 해당하는 힘은 상당한 거리에서 나타날 수 있습니다. 이 경우 표시된 기본 상호 작용에는 고유 한 특성이 있습니다.

동일한 유형의 전하(전기)로 설명됩니다. 이 경우 전하는 양의 부호와 음의 부호를 모두 가질 수 있습니다. (중력)과 달리 전자기력은 반발력과 인력으로 작용할 수 있습니다. 이 상호 작용은 화학 물질과 물리적 특성다양한 물질, 재료, 생체 조직. 전자기력은 하전 입자를 함께 연결하면서 전자 및 전기 장비를 작동합니다.

기본적인 상호 작용은 천문학자와 물리학자의 좁은 범위 외부에서 다양한 정도로 알려져 있습니다.

다른 유형과 비교하여 덜 인기가 있음에도 불구하고 약한 힘은 우주의 삶에서 중요한 역할을 합니다. 따라서 약한 상호 작용이 없으면 별과 태양이 꺼집니다. 이러한 힘은 단기적으로 작용합니다. 반경은 핵력의 반경보다 약 1000배 작습니다.

핵력은 가장 강력한 것으로 간주됩니다. 강한 상호작용은 강입자 사이의 결합만을 결정합니다. 핵자 사이에 작용하는 핵력이 그 징후입니다. 전자기보다 약 100배 더 강력합니다. 중력(사실상 전자기파와 다름)과 달리 10~15m 이상의 거리에서 근거리이며, 또한 복잡한 조합을 형성하는 3개의 전하를 이용하여 기술할 수 있다.

반경은 기본적인 상호 작용의 가장 중요한 표시로 간주됩니다. 작용 반경은 입자 사이에 형성되는 최대 거리입니다. 그 밖의 상호 작용은 무시할 수 있습니다. 작은 반경은 힘을 단거리, 큰 반경 - 장거리로 특성화합니다.

위에서 언급했듯이 약한 상호 작용과 강한 상호 작용은 단거리로 간주됩니다. 그 강도는 입자 사이의 거리가 증가함에 따라 다소 빠르게 감소합니다. 이러한 상호 작용은 감각과 거리를 통해 지각에 접근할 수 없는 작고 작게 나타납니다. 이와 관련하여 이러한 힘은 다른 것보다 훨씬 늦게 발견되었습니다(20세기에만 해당). 이 경우 다소 복잡한 실험 설비가 사용되었습니다. 중력 및 전자기 유형의 기본 상호 작용은 장거리로 간주됩니다. 그들은 입자 사이의 거리가 증가함에 따라 천천히 감소하는 것으로 구별되며 유한한 작용 반경이 부여되지 않습니다.

빅뱅 후 약 10억 년 이내에 원시은하운의 형성

우리는 우리를 지상에 머물게 하고 달까지 날아가는 것을 어렵게 만드는 중력을 잘 알고 있습니다. 그리고 전자기학 덕분에 우리는 별도의 원자로 분해되지 않고 랩톱에 연결할 수 있습니다. 물리학자는 우주를 있는 그대로 만드는 두 가지 힘에 대해 이야기합니다.

학교에서 우리는 모두 법을 잘 알고 있습니다. 만유인력그리고 쿨롱의 법칙. 첫 번째는 별과 행성과 같은 거대한 물체가 서로 어떻게 상호 작용(유인)하는지 설명합니다. 다른 하나는 전기적으로 대전된 물체 사이에 어떤 인력과 반발력이 발생하는지 보여줍니다(흑단 막대기로 실험을 기억하십시오).

그러나 이것이 우리가 관찰하는 우주의 모습을 결정짓는 수많은 힘과 상호작용으로 인해 소진된 것입니까?

현대 물리학은 우주의 입자 사이에 네 가지 유형의 기본(기본) 상호 작용이 있다고 말합니다. 나는 이미 위의 두 가지에 대해 말했으며, 그들의 표현이 끊임없이 우리를 둘러싸고 있기 때문에 모든 것이 단순 해 보입니다. 일상 생활: 중력과 전자기 상호작용입니다.

그래서 첫 번째의 행동으로 인해 우리는 땅에 단단히 서서 날아 가지 않습니다. 열린 공간... 두 번째는 예를 들어 우리 모두를 구성하는 원자에 있는 양성자에 대한 전자의 인력과 궁극적으로 서로에 대한 원자의 인력을 보장합니다(즉, 분자, 생물학적 조직의 형성을 담당합니다. , 등.). 따라서 예를 들어 성가신 이웃의 머리를 벗는 것이 그렇게 쉽지 않다는 것이 밝혀진 것은 전자기 상호 작용의 힘 때문이며, 이를 위해 우리는 다양한 즉석 도끼를 사용해야 합니다. 수단.

그러나 소위 강력한 상호 작용도 있습니다. 그것은 무엇에 대한 책임이 있습니까? 두 개의 양전하가 서로 반발해야 한다는 쿨롱의 법칙에도 불구하고(반대만 끌어당기는) 많은 원자의 핵이 조용히 스스로 존재한다는 사실에 학교에서 놀라지 않았습니까? 그러나 그들은 기억하는 것처럼 양성자와 중성자로 구성됩니다. 중성자 - 중성자이고 전하가 없기 때문에 중성자이지만 양성자는 양전하를 띠고 있습니다. 그리고 놀라운 것은 힘이 1조분의 1 마이크론 거리에서 - 원자 자체보다 천 배 작은 거리에서!) 쿨롱의 법칙에 따라 끔찍한 에너지로 서로 밀어내야 한다는 것입니다. ?

강력한 상호 작용 - 코어의 입자 사이에 인력을 제공합니다. 정전기 - 반발

쿨롱의 힘을 극복하는 이 진정한 거대한 작업은 강력한 상호 작용에 의해 수행됩니다. 따라서 그 이상도 그 이하도 아니므로 핵의 양성자(중성자뿐만 아니라)는 그럼에도 불구하고 서로 끌어당깁니다. 그건 그렇고, 양성자와 중성자 자체도 훨씬 더 "기본"입자인 쿼크로 구성됩니다. 따라서 쿼크도 상호 작용하고 서로 "강하게" 끌립니다. 그러나 다행스럽게도 수십억 킬로미터의 우주 거리에서 작동하는 동일한 중력 상호 작용과 달리 강한 상호 작용은 단거리라고합니다. 이것은 하나의 양성자를 둘러싼 "강력한 인력"의 장이 실제로 핵의 크기에 필적하는 작은 규모에서만 작동한다는 것을 의미합니다.

따라서 예를 들어 원자 중 하나의 핵에 앉아 있는 양성자는 쿨롱 반발에 침을 뱉으면서 이웃 원자에서 양성자를 "강하게" 끌어당길 수 없습니다. 그렇지 않으면 우주의 모든 양성자와 중성자 물질이 공통 질량 중심으로 "끌어당겨" 하나의 거대한 "초핵"을 형성할 수 있습니다. 그러나 비슷한 일이 중성자별의 두께에서 일어나고 있으며, 예상할 수 있듯이 어느 날(약 50억 년 후) 우리 태양이 수축할 것입니다.

따라서 자연의 기본 상호 작용 중 네 번째이자 마지막은 소위 약한 상호 작용입니다. 그것이 그렇게 불리는 것은 아닙니다. 강력한 상호 작용보다 더 짧은 거리에서도 작동 할뿐만 아니라 그 위력도 매우 작습니다. 따라서 강력한 "형제"인 쿨롱 반발력과 달리 어떤 식 으로든 그것을 능가하지 않습니다.

약한 상호작용의 약점을 보여주는 놀라운 예는 중성미자("작은 중성자", "중성자"로 번역될 수 있음)라는 입자입니다. 이 입자는 본질적으로 강한 상호 작용에 참여하지 않으며 전하를 갖지 않으며(따라서 전자기 상호 작용에 취약하지 않음) 소우주의 표준에서도 미미한 질량을 가지므로 실질적으로 둔감합니다 중력에 대한 사실은 약한 상호 작용만 가능합니다.

쵸? 중성미자가 나를 관통한다?!

동시에 우주에서 중성미자는 정말 엄청난 양으로 태어나고 이러한 입자의 거대한 흐름은 끊임없이 지구의 두께에 침투합니다. 예를 들어, 성냥갑의 부피에는 평균적으로 매 순간에 약 20개의 중성미자가 있습니다. 따라서 내가 지난 게시물에서 썼던 거대한 물 감지기 통과 매 순간 그것을 통과하는 엄청난 양의 중성미자를 상상할 수 있습니다. 따라서 이 탐지기를 연구하는 과학자들은 일반적으로 적어도 하나의 중성미자가 배럴을 "느끼고" 약한 힘과 상호 작용할 수 있는 행복한 기회를 얻기 위해 몇 달을 기다려야 합니다.

그러나 그 약점에도 불구하고 이 상호작용은 우주와 인간의 삶에서 매우 중요한 역할을 합니다. 따라서 방사능 유형 중 하나, 즉 베타 붕괴에 대한 책임이 있는 것으로 밝혀진 것은 생물체에 미치는 영향의 위험 정도 측면에서 두 번째(감마 방사능 이후)인 베타 붕괴입니다. 그리고 덜 중요한 것은 약한 상호 작용 없이는 많은 별의 내부에서 발생하고 별의 에너지 방출을 담당하는 열핵 반응이 불가능할 것입니다.

이것이 우주를 지배하는 근본적인 상호 작용의 묵시록의 네 기수입니다: 강함, 전자기력, 약함 및 중력.