Pang-eksperimentong katibayan na ang ilang mga paglabag sa moral ay nagdudulot ng mga negatibong pisikal na kahihinatnan

Apat na Lakas at Ang Kanilang Mga Virtual na Particle Tumuon tayo sa TOE ng pisika, ang tinaguriang "pinag-isang teoryang larangan" at pag-isipan ang tungkol sa mga puwersa at larangan. Sa pisika ngayon, mayroong isang pang-araw-araw na realidad na binubuo ng espasyo, oras, at mga bagay. Sa loob ng mga bagay mayroong iba't ibang

Anong mga kapangyarihan ang alam mo? Gravity, pag-igting ng thread, compression ng isang spring, banggaan ng mga katawan, alitan, pagsabog, hangin at katamtamang paglaban, pag-igting ng ibabaw ng isang likido, pwersa ng van der Waals - at ang listahan ay hindi nagtatapos doon. Ngunit ang lahat ng mga puwersang ito ay nagmula sa apat na pangunahing! Tatalakayin sila.

Apat na puwersa

Ang batayan ng mga pundasyon ng mga batas na pisikal ay apat na pangunahing pakikipag-ugnayan, na responsable para sa lahat ng mga proseso sa uniberso. Kung ang mga maliit na butil ng elementarya ay maaaring ihambing sa mga brick ng pagiging, kung gayon ang mga pakikipag-ugnayan ay isang mortar ng semento. Malakas, electromagnetic, mahina at gravitational - ito ay nasa pagkakasunud-sunod na ito, mula malakas hanggang mahina, isinasaalang-alang ang mga pakikipag-ugnay. Hindi sila maaaring mabawasan sa mas simple - iyon ang dahilan kung bakit sila tinatawag na pangunahing.

Bago magpatuloy sa paglalarawan ng mga puwersa, kinakailangang ipaliwanag kung ano ang ibig sabihin ng salitang pakikipag-ugnay. Isaalang-alang ito ng mga pisiko bilang resulta ng pagpapalitan ng ilang mga tagapamagitan, karaniwang tinatawag sila carrier ng pakikipag-ugnayan.

Magsimula tayo sa pinaka matindi. Malakas Ang pakikipag-ugnay ay natuklasan noong 30 ng huling siglo sa panahon ng aktibong pagsasaliksik ng atom. Ito ay naka-out na ang integridad at katatagan ng kanyang core ay tiyak na natiyak ng napakalakas na pakikipag-ugnayan mga nukleon sa pagitan nila.

Mga Nucleon(mula sa Latin nucleus - nucleus) - isang pangkaraniwang pangalan para sa mga proton at neutron, ang mga pangunahing bahagi ng nukleus ng isang atom. Mula sa pananaw ng malakas na pakikipag-ugnayan, ang mga particle na ito ay hindi makikilala. Ang neutron ay 0.13% na mas mabigat kaysa sa proton - naging sapat ito upang maging nag-iisang maliit na butil ng elementarya na may isang masa ng pahinga kung saan napansin ang pakikipag-ugnay ng gravitational.

Ang mga nilalaman ng nuclei ay naaakit sa bawat isa dahil sa espesyal na quanta - π-mesons, na kung saan ay ang "opisyal" na mga carrier ng malakas na pakikipag-ugnay. Ang nasabing isang puwersang nukleyar ay 1038 beses na mas matindi kaysa sa pinakamahina na pakikipag-ugnay - gravitational. Kung biglang nawala ang malakas na pakikipag-ugnayan, ang mga atomo sa sansinukob ay agad na maghiwalay. Sa likod ng mga ito ay may mga molekula, kung gayon ay mahalaga - lahat ng katotohanan sa paligid ay titigil sa pag-iral, maliban sa mga maliit na butil ng elementarya. Ang isang kagiliw-giliw na tampok ng kanilang "relasyon" ay ang maikli na aksyon: positibong sisingilin ng mga particle, proton, naaakit sa bawat isa lamang sa direktang pakikipag-ugnay.

Kung ang mga proton ay nasa ilang distansya mula sa bawat isa, electromagnetic isang pakikipag-ugnayan kung saan maitataboy ang mga katulad na sisingilin na mga partikulo, at ang mga katulad na sisingilin na mga maliit na butil ay naakit. Sa kaso ng mga hindi nag-charge na mga maliit na butil, ang puwersang ito ay hindi lumitaw - gunitain ang tanyag na batas ng Coulomb ng mga nakatigil na point electric charge. Ang mga nagdadala ng mga pwersang electromagnetic ay mga photon, na, bukod sa iba pang mga bagay, ay nagbibigay ng paglipat ng enerhiya ng Araw sa ating planeta. Ang pagbubukod ng puwersang ito ay nagbabanta sa Daigdig na may kumpletong pagyeyelo. Ang pakikipag-ugnayan ng electromagnetic ay 1035 beses na mas malakas kaysa sa gravitational, samakatuwid, 100 beses lamang na mahina kaysa sa nuclear.

Nakita ng kalikasan ang isa pang pangunahing puwersa, nailalarawan sa pamamagitan ng isang paglaho ng mababang kasidhian at isang napakaliit na radius ng pagkilos (mas mababa sa isang atomic nucleus). ito mahina na pakikipag-ugnay - dinala ito ng mga espesyal na sisingilin at walang kinikilingan na mga boson. Ang lugar ng responsibilidad ng mahihinang pwersa ay pangunahin ang pagkabulok ng beta ng isang neutron, sinamahan ng pagbuo ng isang proton, isang elektron at (anti-) neutrino. Ang mga nasabing pagbabago ay aktibong nagaganap sa Araw, na tumutukoy sa kahalagahan ng pangunahing pakikipag-ugnayan na ito para sa iyo at sa akin.

(Un) ginalugad ang gravity

Ang lahat ng inilarawan na pwersa ay napag-aralan nang sapat na detalye at organiko na binuo sa pisikal na larawan ng mundo. Gayunpaman, ang huling lakas gravitasyon, naiiba sa isang mababang kasidhian na mayroon pa ring hulaan ang tungkol sa kakanyahan nito.

Ang kabalintunaan ng pakikipag-ugnayan sa gravitational ay nararamdaman namin ito bawat segundo, ngunit hindi namin maaayos ang carrier sa anumang paraan. Mayroon lamang palagay tungkol sa pagkakaroon ng isang mapagpapalagay na dami ng graviton na may bilis ng ilaw. Ito ay may kakayahang makagambala at magkaiba, ngunit walang singil. Naniniwala ang mga siyentista na kapag ang isang maliit na butil ay naglalabas ng isang graviton, ang likas na katangian ng paggalaw nito ay nagbabago - isang katulad na sitwasyon ang bubuo sa isang maliit na butil na tumatanggap ng isang dami. Ang estado ng sining ay hindi pa pinapayagan sa amin na "makita" ang graviton at pag-aralan ang mga katangian nito nang mas detalyado. Ang tindi ng grabidad ay 1025 beses na mas mababa kaysa sa mahinang pakikipag-ugnay.

Paano, sabi mo, na ang lakas ng grabidad ay parang hindi naman mahina! Ito ang natatanging mga katangian ng pangunahing pakikipag-ugnay Blg 4. Halimbawa, ang pagiging pangkalahatan - anumang katawan na may anumang masa ay lumilikha ng isang gravitational na patlang sa puwang na maaaring tumagos sa anumang balakid. Bukod dito, ang lakas ng grabidad ay tumataas sa dami ng bagay - isang pag-aari na katangian lamang para sa pakikipag-ugnayan na ito.

Iyon ang dahilan kung bakit ang Daigdig, na kung saan ay napakalaki sa paghahambing sa tao, ay lumilikha ng isang gravitational field sa paligid nito, na pinapanatili ang hangin, tubig, mga bato at, syempre, isang buhay na shell sa ibabaw. Kung ang gravity ay nakansela nang sabay-sabay, ang bilis na pupunta kami sa kalawakan ay 500 m / s. Kasabay ng pakikipag-ugnay sa electromagnetic, ang gravity ay may mahabang saklaw. Samakatuwid, ang papel nito sa sistema ng mga gumagalaw na katawan sa Uniberso ay napakalaking. Kahit na sa pagitan ng dalawang tao na nasa isang distansya nang malaki mula sa bawat isa, mayroong isang mikroskopikong pagkahumaling sa gravitational.

Ang Gravity Cannon ay isang sandatang kathang-isip na lumilikha ng isang naisalokal na larangan ng grabidad. Pinapayagan ka ng sandata na makaakit, magtaas at magtapon ng mga bagay dahil sa lakas na nabuo ng patlang. Ang konseptong ito ay unang ginamit sa laro ng computer Half-life 2.

Isipin ang isang umiikot na tuktok na naka-mount patayo sa gitna ng isang frame ng annular na malayang umiikot sa paligid ng isang pahalang na axis. Ang frame na ito - tatawagin natin itong panloob - ay naayos naman sa panlabas na frame ng anular, na malayang ring umiikot sa pahalang na eroplano. Ang istraktura sa paligid ng tuktok ay pinangalanan gimbal, at lahat ng ito magkasama gyroscope.

Sa pamamahinga, ang tuktok sa gyroscope ay paikut-ikot nang payapa sa isang tuwid na posisyon, ngunit sa lalong madaling panlabas na pwersa - halimbawa, pagpabilis - subukang paikutin ang axis ng pag-ikot ng tuktok, lumiliko ito sa epektong ito. Gaano man kahirap nating subukang ibalik ang tuktok sa gyroscope, paikutin pa rin ito sa isang tuwid na posisyon. Ang pinaka-advanced na gyroscope ay tumugon pa rin sa pag-ikot ng Earth, na unang ipinakita ng isang Pranses Jean Bernard Foucault noong 1851. Kung gagamitin namin ang gyroscope ng isang sensor na binabasa ang posisyon ng tuktok na may kaugnayan sa frame, nakakakuha kami ng isang tumpak na aparato sa pag-navigate na nagbibigay-daan sa amin upang subaybayan ang paggalaw ng isang bagay sa kalawakan - halimbawa, isang eroplano.

Mga epekto ng gravitational

Ang gravity ay maaaring maglaro ng isang malupit na biro na may malalaki, higit na napakalaking mga bagay sa kalawakan - halimbawa, mga bituin sa susunod na yugto ng ebolusyon. Ang lakas ng grabidad ay pinipiga ang bituin at sa isang tiyak na sandali ay nadaig ang panloob na presyon. Kapag ang radius ng naturang bagay ay naging mas mababa sa gravitational, pagbagsak at lumabas ang bituin. Wala nang impormasyon na nagmula rito, kahit na ang mga light ray ay hindi malalampasan ang napakalaking puwersa ng akit. Ganito ipinanganak ang isang itim na butas.

Ang mga planeta, mga bagay na higit na maliit, ay may kani-kanilang mga gravitational na tampok. Kaya, ang Daigdig, dahil sa sarili nitong masa, ay binabaluktot ang space-time at iniikot ito sa pag-ikot nito! Ang mga phenomena na ito ay tinatawag na geodesic precession at gravitomagnetic effect, ayon sa pagkakabanggit.

Ano ang Geodesic Precession? Isipin na ang isang bagay ay gumagalaw sa orbit ng ating planeta, sa ibabaw nito (sa zero gravity) isang tuktok ay umiikot sa mataas na bilis. Ang axis nito ay magpapalihis sa direksyon ng paglalakbay sa isang rate ng 6.6 arc segundo bawat taon. Baluktot ng Daigdig ang nakapaligid na space-time kasama ang dami nito, na lumilikha sa loob nito ng isang pagkakahawig ng isang bingaw.

Gravitomagnetic na epekto(ang Lense-Thirring effect) ay isang mahusay na paglalarawan ng pag-ikot ng isang stick sa makapal na pulot: nagdadala ito kasama ang isang malapot na matamis na masa, na bumubuo ng isang spiral vortex. Kaya't umiikot ang Earth sa axis na "honey" space-time sa pamamagitan ng pag-ikot. At muli itong naayos ng axis ng tuktok, na lumihis sa direksyon ng pag-ikot ng Daigdig sa pamamagitan ng microscopic 0.04 arc segundo bawat taon.

Ang ating planeta, kasama ang gravity nito, ay nakakaapekto sa oras at kalawakan. Sa mahabang panahon ang pahayag na ito ay nanatili lamang isang teorya ni Einstein at ng kanyang mga tagasunod, hanggang sa 2004 inilunsad ng mga Amerikano ang Gravity Probe-B satellite. Ang aparato ay umiikot sa polar orbit ng Earth at nilagyan ng pinaka tumpak na mga gyroscope sa buong mundo - sopistikadong mga katapat ng tuktok. Ang pagiging kumplikado ng mga ito ng mga obra ng teknikal ay napatunayan ng katotohanan na ang mga iregularidad sa mga bola ng gyroscope ay hindi lumagpas sa dalawa o tatlong mga atomo. Kung palakihin mo ang mga maliit na sphere na ito sa laki ng Earth, kung gayon ang taas ng pinakamalaking iregularidad ay hindi lalampas sa tatlong metro! Ang mga nasabing trick ay kinakailangan upang pang-eksperimentong maitaguyod ang kurba ng space-time. At pagkatapos ng 17 buwan na trabaho sa orbit, naitala ng kagamitan ang pag-aalis ng mga axis ng pag-ikot ng apat na sobrang gyroscope nang sabay-sabay!

Sa kurso ng eksperimento ng Gravity Probe-B, pinatunayan ang dalawang epekto ng Pangkalahatang Relatibidad: ang kurbada ng space-time (geodesic precession) at ang hitsura ng karagdagang pagpabilis malapit sa napakalaking mga katawan (gravitomagnetic effect)

Ang gravity ay mayroong maraming iba pang, mas malinaw na mga epekto. Halimbawa, sa ating katawan ay walang isang organ na hindi maiakma sa gravity ng mundo.

Iyon ang dahilan kung bakit napaka-hindi pangkaraniwan at mapanganib pa para sa isang tao na nasa isang kalagayan ng kawalan ng timbang sa loob ng mahabang panahon: ang dugo ay muling ipinamamahagi sa buong katawan sa isang paraan na labis na presyon sa mga sisidlan ng utak, at mga buto, sa paglipas ng panahon, tumanggi na sumipsip ng mga calcium calcium at maging malutong tulad ng mga tambo. Sa pamamagitan lamang ng patuloy na pisikal na pagsusumikap ay ang isang tao ay bahagyang maprotektahan ang kanyang sarili mula sa mga epekto ng kawalan ng timbang.

Ang gravitational field ng Buwan ay nakakaapekto sa Earth at sa mga naninirahan - alam ng lahat ang tungkol sa paglipas at pag-agos. Dahil sa lakas na centrifugal, ang Buwan ay gumagalaw mula sa amin ng 4 cm bawat taon, at ang tindi ng mga pagtaas ng tubig ay hindi mababawas na pagbaba. Sa panahong sinaunang-panahon, ang Buwan ay mas malapit sa Earth, at, nang naaayon, ang mga pagtaas ng tubig ay makabuluhan. Marahil ito ang pangunahing kadahilanan na paunang natukoy ang paglitaw ng mga nabubuhay na organismo sa lupa.

Kahit na hindi pa rin namin alam kung aling maliit na butil ang responsable para sa gravity, maaari natin itong sukatin! Para dito, ginagamit ang isang espesyal na aparato - gravimeter, kung saan ang mga geologist ay aktibong nagtatrabaho sa paghahanap ng mga mineral.

Sa kapal ng ibabaw ng lupa, ang mga bato ay may magkakaibang mga density, at samakatuwid, magkakaiba ang kanilang puwersang gravitational. Maaari itong magamit upang makilala ang mga deposito ng light hydrocarbons (langis at gas), pati na rin mga siksik na bato ng mga metal na ores. Ang puwersa ng pagkahumaling ay sinusukat sa pamamagitan ng pagtatala ng kaunting mga pagbabago sa bilis ng libreng pagbagsak ng isang katawan na may kilalang masa o stroke ng isang pendulum. Para sa mga ito, ipinakilala pa nila ang isang espesyal na yunit ng pagsukat - Gal (Gal) bilang parangal sa Galileo Galilei, sino ang una sa kasaysayan upang matukoy ang puwersa ng gravity sa pamamagitan ng pagsukat sa daanan ng isang malayang nahuhulog na katawan.

Ang mga pangmatagalang pag-aaral ng puwersang gravitational ng Earth mula sa kalawakan ay naging posible upang lumikha ng isang mapa ng mga gravitational anomalya ng ating planeta. Ang isang matalim na pagtaas ng puwersa ng gravity sa isang hiwalay na piraso ng lupa ay maaaring maging isang tagapagbalita ng isang lindol o pagsabog ng bulkan.

Ang pagsasaliksik sa mga pangunahing pakikipag-ugnayan ay nakakakuha lamang ng momentum. Hindi masasabing may katiyakan na mayroon lamang apat na puwersa - maaaring mayroong lima o sampu. Sinusubukan ng mga siyentista na kolektahin ang lahat ng mga pakikipag-ugnayan sa ilalim ng "bubong" ng isang modelo, ngunit malayo pa rin ang paraan upang likhain ito. At ang hypothetical graviton ay nagiging pangunahing sentro ng akit. Nagtalo ang mga nagdududa na hindi maaayos ng isang tao ang dami na ito, dahil ang tindi nito ay masyadong mababa, ngunit ang mga optimista ay naniniwala sa hinaharap ng mga teknolohiya at pamamaraan ng pisika. Hintay at tingnan.

Mayroong 4 na uri ng mga pangunahing pakikipag-ugnayan na hindi maaaring mabawasan sa bawat isa.

Ang mga particle ng elementarya ay kasangkot sa lahat ng uri ng mga kilalang pakikipag-ugnayan.

Isaalang-alang natin ang mga ito sa pagbawas ng pagkakasunud-sunod ng kasidhian:

1) malakas,

2) electromagnetic,

3) mahina

4) gravitational.

Malakas na pakikipag-ugnayan nangyayari sa antas ng atomic nuclei at kumakatawan sa kapwa akit ng kanilang mga sangkap na nasasakupan. Kumikilos ito sa layo na mga 10-13 cm.

Bilang isang resulta ng malakas na pakikipag-ugnayan, nabuo ang mga materyal na sistema na may mataas na enerhiya na umiiral - atomic nuclei. Para sa kadahilanang ito na ang nuclei ng mga atomo ay napakatatag, mahirap silang sirain.

Pakikipag-ugnay sa electromagnetic halos isang libong beses na mahina kaysa sa malakas, ngunit kumikilos nang higit na malalayo ang distansya. Ang ganitong uri ng pakikipag-ugnay ay katangian ng mga partikulo na sisingilin ng kuryente. Sa proseso ng pakikipag-ugnay ng electromagnetic, ang mga electron at atomic nuclei ay nagsasama sa mga atom, atoms sa mga molekula. Sa isang katuturan, ang pakikipag-ugnayan na ito ay pangunahing sa kimika at biology.

Mahinang pakikipag-ugnayan marahil sa pagitan ng iba't ibang mga maliit na butil. Ito ay umaabot sa isang distansya ng pagkakasunud-sunod ng 10 -15 -10 -22 cm at higit sa lahat na nauugnay sa pagkabulok ng mga maliit na butil. Alinsunod sa kasalukuyang antas ng kaalaman, karamihan sa mga particle ay hindi matatag dahil sa mahina na pakikipag-ugnayan. Bilang isang halimbawa, ang pagbabago ng isang neutron sa isang proton, isang elektron at isang antineutrino na nagaganap sa isang atomic nucleus.

Pakikipag-ugnay sa gravitational ang pinakamahina at hindi isinasaalang-alang sa teorya ng elementarya na mga maliit na butil, dahil nagbibigay ito ng napakaliit na epekto. Sa isang sukatang kosmiko, mahalaga ang pakikipag-ugnayan sa gravitational. Ang radius ng pagkilos nito ay hindi limitado.

Ang oras kung saan nagaganap ang pagbabago ng mga elementarya na partikulo ay nakasalalay sa lakas ng pakikipag-ugnayan.

Ang mga reaksyong nuklear na nauugnay sa malakas na pakikipag-ugnayan ay nangyayari sa loob ng 10 -24 -10 -23 s.

Ang mga pagbabago dahil sa mga pakikipag-ugnayan ng electromagnetic ay isinasagawa sa loob ng 10 -19 -10 -21 s.

Pagkabulok ng elementarya na mga particle na nauugnay sa mahinang pakikipag-ugnayan - sa average na 10 -21 s.

Ang apat na pakikipag-ugnayan na ito ay kinakailangan at sapat upang makabuo ng magkakaibang mundo.

Nang walang malakas na pakikipag-ugnay, ang atomic nuclei ay hindi magkakaroon, at ang mga bituin at Araw ay hindi maaaring makabuo ng init at ilaw dahil sa lakas na nukleyar.

Kung walang mga pakikipag-ugnay na electromagnetic, walang mga atom, walang molekula, walang macroscopic na bagay, walang init at walang ilaw.

Kung walang mahinang pakikipag-ugnay, ang mga reaksyong nukleyar sa loob ng Araw at mga bituin ay hindi posible, ang mga pagsabog ng supernova ay hindi mangyayari, at ang mga mabibigat na elemento na kinakailangan para sa buhay ay hindi makakalat sa Uniberso.

Kung walang pakikipag-ugnay sa gravitational, hindi lamang walang mga galaxy, bituin, planeta, ngunit ang buong Uniberso ay hindi maaaring umunlad, dahil ang gravity ay isang pinag-iisang kadahilanan na tinitiyak ang pagkakaisa ng Uniberso bilang isang buo at ang ebolusyon nito.

lahat ng apat na pangunahing pakikipag-ugnayan na kinakailangan upang lumikha ng isang kumplikado at magkakaibang materyal na mundo mula sa mga elementarya na partikulo ay maaaring makuha mula sa isang pangunahing pakikipag-ugnayan - mga superpower .

Napatunayan sa teoretikal na sa napakataas na temperatura (o mga enerhiya), lahat ng apat na pakikipag-ugnayan ay pinagsasama sa isa.

Sa lakas na 100 GeV, pinagsama ang electromagnetic at mahinang pakikipag-ugnayan. Ang temperatura na ito ay tumutugma sa temperatura ng Uniberso sa 10 -10 s. pagkatapos ng Big Bang.

Sa lakas na 1015 GeV, isang malakas na pakikipag-ugnayan ang idinagdag sa kanila.

Sa lakas na 1019 GeV, ang lahat ng apat na pakikipag-ugnayan ay pinagsama.

1 GeV = 1 bilyong electron volts

Ang mga pagsulong sa pag-aaral ng mga elementarya na partikulo ay nag-ambag sa karagdagang pag-unlad ng konsepto ng atomism.

Sa kasalukuyan, pinaniniwalaan na kabilang sa maraming mga particle ng elementarya ay maaaring makilala ang isa 12 pangunahing mga particle at pareho mga antiparticle .

Anim na mga maliit na butil ay quark na may mga kakaibang pangalan:

Itaas, ilalim, naaakit, kakaiba, totoo, kaibig-ibig.

Ang iba pang anim na mga lepton: elektron , muon , tau maliit na butil at ang mga kaukulang neutrino (electronic, muonic, tau neutrinos).

Ang ordinaryong bagay ay binubuo ng mga partikulo ng unang henerasyon.

Ipinapalagay na ang natitirang mga henerasyon ay maaaring likhain ng artipisyal sa mga accelerator ng maliit na butil.

Batay sa modelo ng quark, ang mga physicist ay nakabuo modelo istraktura ng mga atomo.

Ang bawat atom ay binubuo ng isang mabibigat na punong-puno (malakas na nakatali ng mga patlang ng gluon ng mga proton at neutron) at isang electron shell.

Ang bilang ng mga proton sa nukleo ay katumbas ng bilang ng bilang ng mga sangkap sa Panahong Panahon ng Mga Elemento ng D.I. Mendeleev.

Ang proton ay may positibong singil sa kuryente, ang masa ay 1836 beses sa dami ng electron, ang mga sukat ay tungkol sa 10 -13 cm.

Ang singil ng kuryente ng neutron ay zero.

Ang proton, ayon sa hipotesis na quark, ay binubuo ng dalawang "pataas" na quark at isang "down" quark, at ang neutron ay binubuo ng isang "pataas" at dalawang "down" quark. Hindi sila maaaring kinatawan bilang isang solidong bola, sa halip, kahawig nila ang isang ulap na may malabong mga hangganan, na binubuo ng mga umuusbong at nawawala na mga virtual na partikulo.

Mayroon pa ring mga hindi nalutas na katanungan tungkol sa pinagmulan ng mga quark at lepton, tungkol sa kung sila ang pangunahing "unang brick" ng kalikasan at kung gaano pangunahing. Ang mga sagot sa mga katanungang ito ay hinahangad sa modernong kosmolohiya.

Ang pinakamahalaga ay ang pag-aaral ng mga proseso ng paglikha ng mga elementarya na partikulo mula sa vacuum, ang pagtatayo ng mga modelo ng pangunahing pagsasanib ng nukleyar, na nagbunga ng ilang mga maliit na butil sa sandali ng pagsilang ng Uniberso.

Mga carrier ng maliit na butil ng mga pakikipag-ugnayan

Ang pagbuo ng mga cloud ng protogalactic ay mas mababa sa halos 1 bilyong taon pagkatapos ng Big Bang
Sining ni: Adolph Schaller, Hubble Gallery (NASA)

Alam na alam natin ang lakas ng grabidad na nagpapanatili sa atin sa lupa at ginagawang mahirap na lumipad sa buwan. At electromagnetism, salamat kung saan hindi kami naghiwalay sa magkakahiwalay na mga atomo at maaaring mai-plug sa mga laptop. Physicist koptchick pinag-uusapan ang tungkol sa dalawa pang pwersa na ginagawang eksakto kung ano ang uniberso.

Mula sa paaralan, alam nating lahat ang batas ng gravitation at batas ni Coulomb. Ipinaliwanag sa amin ng una kung paano nakikipag-ugnay (nakakaakit) ang bawat isa sa mga malalaking bagay tulad ng mga bituin at planeta. Ang iba pang mga palabas (naalala ang eksperimento sa isang ebonite stick) kung anong mga puwersa ng pagkahumaling at pagtulak ang lumabas sa pagitan ng mga bagay na nasingil ng elektrisidad.

Ngunit ito ba ang buong hanay ng mga puwersa at pakikipag-ugnayan na tumutukoy sa hitsura ng uniberso na sinusunod natin?

Sinasabi ng modernong pisika na mayroong apat na uri ng pangunahing (pangunahing) pakikipag-ugnayan sa pagitan ng mga maliit na butil sa Uniberso. Nasabi ko na ang tungkol sa dalawa sa kanila sa itaas, at sa kanila, tila, simple ang lahat, dahil ang kanilang mga pagpapakita ay patuloy na pumapaligid sa atin sa pang-araw-araw na buhay: ito ay pakikipag-gravitational at electromagnetic.

Kaya, dahil sa pagkilos ng una, matatag kaming nakatayo sa lupa at hindi lumilipad sa bukas na espasyo. Ang pangalawa, halimbawa, ay tinitiyak ang akit ng isang electron sa isang proton sa mga atom na lahat tayo ay binubuo at, sa huli, ang pang-akit ng mga atomo sa bawat isa (ibig sabihin, responsable ito sa pagbuo ng mga molekula, mga biological tissue. , atbp.). Kaya't tiyak na dahil ito sa mga puwersa ng pakikipag-ugnay sa electromagnetic, halimbawa, lumalabas na hindi ganoon kadali tanggalin ang ulo ng isang nakakainis na kapitbahay, at para sa hangaring ito kailangan nating gumamit ng isang palakol ng iba't ibang improvisado nangangahulugang

Ngunit mayroon ding tinatawag na malakas na pakikipag-ugnayan. Ano ang pananagutan nito? Hindi ka ba nagulat sa paaralan sa pamamagitan ng katotohanang, sa kabila ng pahayag ng batas ni Coulomb na ang dalawang positibong pagsingil ay dapat na maitaboy ang bawat isa (kabaligtaran lamang ang nakakaakit), ang mga buto ng maraming mga atomo ay tahimik na umiiral para sa kanilang sarili. Ngunit binubuo ang mga ito, tulad ng naaalala mo, ng mga proton at neutron. Neutrons - sila ay neutron sapagkat sila ay walang kinikilingan at walang singil sa kuryente, ngunit ang mga proton ay positibong sisingilin. At ano, ang isang nagtataka, ang mga puwersa ay maaaring magkasama (sa layo na isang trilyong bahagi ng isang micron - na isang libong beses na mas maliit kaysa sa atom mismo!) Maraming mga proton, na, ayon sa batas ni Coulomb, dapat magtaboy sa bawat isa ng may kahila-hilakbot na enerhiya ?

Malakas na pakikipag-ugnay - nagbibigay ng pagkahumaling sa pagitan ng mga maliit na butil sa core; electrostatic - pagtataboy
Ang tunay na titanic na gawain na ito ng pag-overtake sa mga puwersang Coulomb ay isinasagawa ng isang malakas na pakikipag-ugnayan. Kaya, hindi hihigit o mas kaunti, dahil dito, ang mga proton (pati na rin ang mga neutron) sa nucleus ay gayunpaman naaakit sa bawat isa. Sa pamamagitan ng paraan, ang mga proton at neutron mismo ay binubuo rin ng mas maraming mga "elementarya" na mga maliit na butil - quark. Kaya't ang mga quark ay nakikipag-ugnay din at naaakit sa bawat isa "masidhi". Ngunit, sa kabutihang palad, hindi katulad ng parehong pakikipag-ugnayan sa gravitational na gumagana sa mga distansya ng cosmic ng maraming bilyun-bilyong mga kilometro, ang malakas na pakikipag-ugnayan ay sinasabing maigsing saklaw. Nangangahulugan ito na ang larangan ng "malakas na pagkahumaling" na nakapalibot sa isang proton ay gumagana lamang sa isang maliit na sukat, maihahalintulad, sa katunayan, sa laki ng nucleus.

Samakatuwid, halimbawa, ang isang proton na nakaupo sa nucleus ng isa sa mga atomo ay hindi maaaring, dumura sa pagtulak ng Coulomb, kumuha at "masidhi" na akitin ang isang proton mula sa isang kalapit na atomo. Kung hindi man, ang lahat ng proton at neutron na bagay sa Uniberso ay maaaring "maakit" sa karaniwang sentro ng masa at bumuo ng isang malaking "supernucleus". Gayunpaman, may katulad na bagay na nagaganap sa kapal ng mga neutron na bituin, na isa sa mga ito, tulad ng inaasahan, isang araw (mga limang bilyong taon na ang lumipas) ang aming Sun ay magkakontrata.

Kaya, ang pang-apat at huli ng mga pangunahing pakikipag-ugnayan sa kalikasan ay ang tinatawag na mahinang pakikipag-ugnayan. Ito ay hindi para sa wala na tinawag ito: hindi lamang ito gumagana kahit sa mga distansya kahit na mas maikli kaysa sa malakas na pakikipag-ugnayan, ngunit din ang lakas nito ay napakaliit. Kaya, hindi katulad ng malakas na "kapatid" nito, ang pagtataboy ng Coulomb, hindi ito lalampas sa anumang paraan.

Ang isang kapansin-pansin na halimbawa, na nagpapakita ng kahinaan ng mahina na pakikipag-ugnayan, ay mga maliit na butil na tinatawag na neutrino (maaaring isalin bilang "maliit na neutron", "neutron"). Ang mga maliit na butil na ito, ayon sa kanilang kalikasan, ay hindi lumahok sa malakas na pakikipag-ugnayan, walang singil sa kuryente (samakatuwid, hindi sila madaling kapitan sa mga pakikipag-ugnayan sa electromagnetic), mayroong isang hindi gaanong mahalagang masa kahit sa mga pamantayan ng microcosm at, samakatuwid, ay praktikal na hindi sensitibo sa gravity, sa katunayan, ay may kakayahang mahina lamang na pakikipag-ugnayan.

Cho? Dumaan sa akin ang mga neutrino ?!
Kasabay nito, sa Uniberso, ang mga neutrino ay ipinanganak sa tunay na napakaraming dami, at isang malaking daloy ng mga maliit na butil na ito ang patuloy na tumatagos sa kapal ng Earth. Halimbawa, sa dami ng isang matchbox, sa average, may mga 20 neutrino sa bawat sandali ng oras. Kaya, maiisip ng isang malaking bariles ng water-detector, at ang hindi kapani-paniwalang dami ng mga neutrino na dumadaloy dito sa bawat sandali ng oras. Kaya, ang mga siyentipiko na nagtatrabaho sa detektor na ito ay karaniwang kailangang maghintay ng maraming buwan para sa isang masayang okasyon para sa kahit isang neutrino na "maramdaman" ang kanilang bariles at makipag-ugnay dito sa mahina nitong puwersa.

Gayunpaman, kahit na sa kabila ng kahinaan nito, ang pakikipag-ugnayan na ito ay gumaganap ng napakahalagang papel sa Uniberso at sa buhay ng tao. Kaya, tiyak na ito na nagiging responsable para sa isa sa mga uri ng radioactivity - lalo, ang pagkabulok ng beta, na kung saan ay ang pangalawa (pagkatapos ng gamma radioactivity) sa mga tuntunin ng antas ng panganib ng epekto nito sa mga nabubuhay na organismo. At, hindi gaanong mahalaga, nang walang mahinang pakikipag-ugnayan ay imposible para sa mga reaksyong thermonuclear na nangyayari sa bituka ng maraming mga bituin at responsable para sa pagpapalabas ng enerhiya ng bituin.

Ganito ang apat na mangangabayo ng Apocalypse ng mga pangunahing pakikipag-ugnayan na naghahari sa Uniberso: malakas, electromagnetic, mahina at gravitational.

Mga KATANUNGAN SA EXAM SA PHYSICS NG TSP 2 na kurso

1. Pangunahing konsepto ng dinamika: masa, puwersa, pagkawalang-galaw, pagkawalang-kilos, mga batas ni Newton.

Bigat- dami ng sukat ng pagkawalang-kilos ng katawan. Ang unit ng masa ng SI ay tinatawag na kilo (kg).

Pilitin- dami ng pisikal na vector, na kung saan ay isang sukat ng tindi ng epekto sa isang naibigay na katawan ng iba pang mga katawan, pati na rin mga patlang.

Inertia ay pag-aari ng isang materyal na katawan upang labanan ang isang pagbabago sa bilis ng paggalaw nito ( kapwa sa laki at direksyon ).

Inertia- ang pag-aari ng isang katawan sa isang mas malaki o mas maliit na lawak upang maiwasan ang isang pagbabago sa bilis nito na may kaugnayan sa inertial frame ng sanggunian kapag kumilos dito ang panlabas na pwersa.

Mga batas ni Newton:

1. Ang isang materyal na punto ay nagpapahinga o gumagalaw nang pantay at maayos kung walang mga puwersang kumilos dito o ang mga puwersa na kumikilos sa punto ay balanseng.

2. Ang bilis ng paggalaw ng katawan ay direktang proporsyonal sa puwersa na kumikilos dito, baligtad na proporsyonal sa masa ng katawan at sa direksyon na tumutugma sa direksyon ng kilos ng puwersa.

3. Ang mga puwersa kung saan kumikilos ang mga materyal na katawan sa bawat isa ay pantay ang lakas, kabaligtaran sa direksyon at nakadirekta sa isang tuwid na linya na dumadaan sa mga katawang ito.

2. Mga puwersang likas .

gravitational, electromagnetic, malakas (nukleyar) at mahina.
Mga puwersang gravitational , o ang mga puwersa ng unibersal na grabidad, kumilos sa pagitan ng lahat ng mga katawan - lahat ng mga katawan ay naaakit sa bawat isa. Ngunit ang akit na ito ay karaniwang makabuluhan lamang kapag hindi bababa sa isa sa mga nakikipag-ugnay na katawan ay kasing laki ng Earth o ng Buwan. Kung hindi man, ang mga puwersang ito ay napakaliit na maaari silang mapabayaan.
Mga puwersang electromagnetic kumilos sa pagitan ng mga maliit na butil na may singil sa kuryente. Ang sphere ng kanilang aksyon ay lalong malawak at magkakaiba. Sa mga atom, molekula, solido, likido at gas na katawan, mga nabubuhay na organismo, ito ang mga electromagnetic na puwersa na siyang pangunahing. Ang kanilang papel ay mahusay sa mga atomo.
Saklaw pwersang nukleyar napaka limitado. Ang mga ito ay kapansin-pansin lamang sa loob ng atomic nuclei (ibig sabihin, sa distansya ng pagkakasunud-sunod ng 10 -13 cm). Nasa mga distansya na sa pagitan ng mga maliit na butil ng pagkakasunud-sunod ng 10 -11 cm (isang libong beses na mas maliit kaysa sa laki ng isang atom - 10 -8 cm), hindi talaga sila lumitaw.
Mahinang pakikipag-ugnayan magpakita ng kanilang mga sarili sa kahit na mas maliit na distansya, ng pagkakasunud-sunod ng 10 -15 cm. Nagdudulot sila ng kapwa pagbabago ng elementarya na mga maliit na butil, tinutukoy ang pagkabulok ng radioactive ng mga nuclei, mga reaksyon ng thermonuclear fusion.
Mga pwersang nuklear - ang pinakamakapangyarihang likas. Kung ang tindi ng mga pwersang nuklear ay kinuha bilang isang yunit, kung gayon ang tindi ng mga pwersang electromagnetic ay magiging 10 -2, mga puwersang gravitational - 10 -40, mahina ang mga pakikipag-ugnay - 10 -16.
Ang malalakas (nukleyar) at mahina na pakikipag-ugnayan ay lilitaw sa ganoong kaliit na distansya kapag ang mga batas ng mekaniko ng Newtonian, at kasama nila ang konsepto ng lakas na mekanikal, nawala ang kanilang kahulugan.
Sa mekaniko, isasaalang-alang lamang namin ang mga pakikipag-ugnayan ng gravitational at electromagnetic.
Mga puwersa sa mekanika. Sa mekaniko, tatlong uri ng pwersa ang kadalasang hinaharap - mga puwersang gravitational, pwersang nababanat at pwersa ng alitan.
Ang mga puwersa ng pagkalastiko at alitan ay likas na electromagnetic.

3. Ang lakas ng gravity, bigat, walang timbang, libreng pagbagsak.

Grabidad- ang puwersa ng kapwa akit na kumikilos sa pagitan ng lahat ng mga materyal na katawan.
V 1682 taong natuklasan ni Newton ang batas ng unibersal na gravitation: lahat ng mga katawan ay naaakit sa bawat isa, ang puwersa ng unibersal na grabidad ay direktang proporsyonal sa produkto ng masa ng mga katawan at baligtad na proporsyonal sa parisukat ng distansya sa pagitan nila:

Ang bigat - lakas pagkilos ng katawan sa isang suporta (o suspensyon o iba pang uri ng pagkakabit), pinipigilan ang pagkahulog, na nangyayari sa patlang puwersa ng gravity HYPERLINK "http: // en. wikipedia. org / wiki /% D 0% 92% D 0% B 5% D 1% 81" HYPERLINK "http: // en. wikipedia. org / wiki /% D 0 % 92% D 0% B 5% D 1% 81 ".

Kawalan ng timbang- ang estado kung saan ang puwersa ng pakikipag-ugnay ng katawan sa suporta ( timbang ng katawan) na nagmumula na may kaugnayan sa gravitasyon sa pamamagitan ng akit, sa pamamagitan ng pagkilos ng iba pang mga puwersang masa, sa partikular, ang puwersa ng pagkawalang-kilos na nagmumula sa pinabilis na paggalaw ng katawan ay wala.

Formula:
P = 0, kung saan ang P ay ang bigat, iyon ay, ang puwersa kung saan kumikilos ang katawan sa suporta o suspensyon.

Libreng pagkahulog- ito ay pantay na pinabilis na paggalaw Sa ilalim ng impluwensiya grabidad.

g - pagpapabilis ng grabidad, 9.81 (m / s²),

4. Ang paggalaw ng katawan sa ilalim ng impluwensya ng maraming pwersa.

Kadalasan maraming puwersa ang sabay na kumikilos sa katawan. Kasabay ng mga puwersa ng grabidad at pagkalastiko, ang puwersa ng alitan ay halos palaging kumikilos. Lalo na kinakailangan na isaalang-alang ang puwersa ng alitan sa mga kaso kung isasaalang-alang ang paggalaw ng transportasyon.

Alam na alam na ang isang tiyak na distansya sa pagitan ng mga sasakyan ay dapat mapanatili upang maiwasan ang mga aksidente; sa maulan o nagyeyelong panahon, dapat itong mas mataas kaysa sa tuyong panahon. Lumilitaw ang mga katanungan: ano ang dapat na distansya na ito at paano ito nakasalalay sa bilis ng sasakyan? Upang sagutin sila, isaalang-alang ang isang problema.