ЄДИНА ФІЗИКА 1. ФУНДАМЕНТАЛЬНІ Взаємодія До найбільш загальним, важливим, фундаментальним концепціям фізичного опису природи відносяться матерія, рух, простір і час. Навколишній нас світ, все існуюче навколо нас і що виявляється нами за допомогою відчуттів є матерію. Для кількісного опису руху сформувалися уявлення про простір і час, які за тривалий період розвитку природознавства зазнали істотних змін. У фізиці рух розглядається в загальному вигляді як зміна стану фізичної системи, і для опису стану вводиться набір параметрів, до яких з часів Декарта відносяться просторово-часові координати, або точки просторово-часового континууму, що означає безперервне безліч. У фізиці використовуються і інші параметри стану систем: імпульс, енергія, температура, спин і т. П. Усі найважливіші форми руху матерії у фізиці розглядаються через призму взаємодій. Взаємодія - універсальна форма руху і розвитку, що визначає існування і структурну організацію будь-якої матеріальної системи. Для будь-якого об'єкта існувати - значить взаємодіяти, т. Е. Обмінюватися матерією і рухом в часі і просторі. Гравітаційна взаємодія першим з усіх відомих сьогодні фундаментальних взаємодій стало предметом дослідження вчених. У класичній науці воно описується законом всесвітнього тяжіння, згідно з яким між двома тілами існує сила тяжіння, прямо пропорційна добутку їх мас і обернено пропорційна квадрату відстані між ними. Будь-яка матеріальна частка є джерелом гравітаційної взаємодії і відчуває його на собі. У міру збільшення маси речовини гравітаційні взаємодії зростають. Гравітаційне - найбільш слабке з усіх відомих сучасній науці взаємодій: воно в 1040 разів слабкіше сили взаємодії електричних зарядів. Проте гравітація визначає будову всього Всесвіту: освіту всіх космічних систем; існування планет, зірок і галактик; концентрацію розсіяною в ході еволюції зірок і галактик матерії і включення її в нові цикли розвитку. Величезна роль гравітаційної взаємодії визначається його універсальністю: все тіла, частинки і поля беруть участь в ньому. Електромагнітне взаимодействи е також володіє універсальним характером і існує між будь-якими тілами в мікро-, макро- і мегамире. Завдяки електромагнітним зв'язків виникають атоми, молекули і макроскопічні тіла. Всі хімічні реакції являють собою прояв електромагнітних взаємодій, є результатами перерозподілу зв'язків між атомами в молекулах, перебудови електронних оболонок атомів і молекул, а також кількості та складу атомів в молекулах різних речовин. До електромагнітного взаємодії зводяться всі сили: пружності, тертя, поверхневого натягу; їм визначаються агрегатні стани речовини, оптичні явища і ін. За своєю величиною електромагнітні сили набагато перевершують гравітаційні, тому їх можна спостерігати навіть між тілами звичайних розмірів. Електромагнітна взаємодія існує тільки між зарядженими частинками: електричне поле - між двома спочивають зарядженими частинками, магнітне - між двома рухомими зарядженими частинками. Слабка взаємодія діє тільки в мікросвіті. Фізичною основою цього типу взаємодії служить процес розпаду частинок, тому його відкриття відбулося слідом за відкриттям радіоактивності. Ця взаємодія значно слабкіше електромагнітного, але сильніше гравітаційного і на відміну від них поширюється на невеликих відстанях. Саме тому тривалий час слабку взаємодію експериментально не спостерігалося. Слабка взаємодія здійснює перетворення елементарних частинок одне в одного і грає дуже важливу роль не тільки в мікросвіті, але і в багатьох явищах космічного масштабу. Так, вважається, що бл агодаря йому відбуваються термоядерні реакції, без яких згасло б Сонце і більшість зірок. Так «внутрішнє» стає «зовнішнім», характеризуючи зв'язок «всього з усім». З «точки зору» ваг фундаментальних взаємодій взаємодоповнюючі пара «слабке-гравітаційне» взаємодії характеризую ступінь врівноваженості взаємодоповнюючі пари «електромагнітне-сильне» взаємодії. Ось чому «слабке», що не виявлену, може в певний момент стати «сильним» виявленим. В результаті експериментальних досліджень взаємодій елементарних частинок в 1983 році було виявлено, що при високих енергіях зіткнення протонів слабке і електромагнітне взаємодії не розрізняються -їх можна розглядати як єдине електрослабкої взаємодія. Об'єднання електромагнітного і слабкої взаємодій дозволило описати всі процеси, що відбуваються при малих і великих енергіях. Крім того, ця теорія дозволила також пояснити перетворення елементарних частинок одне в одного і зрозуміти сутність і механізм протікання термоядерних реакцій, що відбуваються на Сонці і більшості зірок. Сильна взаємодія було відкрито тільки в XX ст. Воно займає перше місце за силою і є джерелом величезної енергії. Основна функція сильної взаємодії - з'єднання кварків і антикварків в адрони. З його допомогою вчені пояснили, чому протони ядра атома не розлітаються під дією електромагнітних сил відштовхування. Вихідним положенням теорії є постулат про існування трьох типів колірних зарядів (червоного, синього, зеленого). Як і електричні заряди, однойменні кольору відштовхуються, різнойменні притягуються. Коли три кварка або кварк і антикварк об'єднуються в Адрон, сумарна комбінація колірних зарядів в ньому така, що Адрон в цілому володіє колірним нейтральністю. Сильна взаємодія має дуже обмежений радіус дії - до 10 -13 см (близько атомного ядра).
Числове значення константи взаємодії
Радіус дії (см)