Фундаментальные взаимодействия

К настоящему времени известны 4 вида основных фундаментальных взаимодействий: гравитационное, электромагнитное, сильное и слабое.

Гравитационное взаимодействие характерно для всех материальных объектов вне зависимости от их природы. Оно заключается во взаимном притяжении тел и определяется фундаментальным законом всемирного тяготения: между 2 точечными телами действует сила притяжения, прямо пропорциональная произведению их масс и обратно пропорциональная квадрату расстояния между ними. Гравитационным взаимодействием определяется падение тел в поле тяготения Земли. Предполагается, что гравитационное взаимодействие обуславливается некими элементарными частицами, существование которых к настоящему времени экспериментально не подтверждено.

Электромагнитное взаимодействие связано с электрическими и магнитными полями. Электрическое поле возникает при наличии электрических зарядов, а магнитное поле - при их движении. В природе существуют положительные и отрицательные заряды; и это определяет характер электромагнитного взаимодействия: например, возникает либо притяжение, либо отталкивание зарядов. Различные агрегатные состояния вещества, трение, упругие и некоторые другие свойства вещества определяются преимущественно силами межмолекулярного взаимодействия, которое по своей природе является электромагнитным. Электромагнитное взаимодействие описывается фундаментальными законами электростатики и электродинамики: законом Кулона, законом Ампера и др. Его наиболее общее описание дает электромагнитная теория Максвелла, основанная на фундаментальных уравнениях, связываю­щих электрическое и магнитное поля.

Сильное взаимодействие обеспечивает связь нуклонов в ядре и определяет ядерные силы, которые обладают зарядной независимостью, короткодействием, насыщением и другими свойствами.

Слабое взаимодействие описывает некоторые виды ядерных процессов. Оно короткодействующее и характеризует все виды бета-превращений.

Обычно для количественного анализа перечисленных взаимодействий используют 2 характеристики:

• радиус действия

• константа взаимодействия - характеризует величину взаимодействия.

Из таблицы видно, что константа гравитационного взаимодействия самая малая, а радиус его действия неограничен. Гравитационное взаимодействие в процессах микромира не играет существенной роли, однако при макропроцессах ему принадлежит определяющее значение.

Сильное взаимодействие отвечает за устойчивость ядер и распространяется только в пределах размеров ядра. Чем сильнее взаимодействуют нуклоны в ядре, тем оно устойчивее, тем больше энергия его связи. Она определяется работой, которую необходимо совершить, чтобы разделить нуклоны и удалить их друг от друга на такие расстояния, при которых взаимодействие становится равным.