За електромагнетна честички интеракција

Оваа статија ќе се погледне во она што се нарекува на силите на природата - основните електромагнетни интеракција и принципите врз кои што се гради. Исто така, ќе им се каже во врска со можноста за постоење на нови пристапи кон проучување на оваа тема. На училиште во класи, физика, студентите се соочуваат со објаснување на концептот на "сила". Тие учат дека моќта може да биде многу различни - на триење сила, силата на гравитацијата, еластичноста и цврстината на многу слични. Не сите од нив може да се нарече од фундаментално значење, како што многу често е појава на секундарна сила (триење сила, на пример, со неговата интеракција на молекули). Електромагнетните интеракција, исто така може да бидат секундарни - како последица. Молекуларна физика дава пример на Ван дер Валсовите сили. Исто така, дава многу примери и физика на елементарните честички.

Во природата,

Јас би сакал да се дојде до суштината на процесите кои се случуваат во природата, како што нè тера да работат на електромагнетни интеракција. Што точно е основната сила која го одредува сите изградени неговото средно сили? Секој знае дека на електромагнетни интеракција, или, како што тоа се нарекува, електрична енергија е од фундаментално значење. Ова е потврдено од страна на законот Кулон, која има своја генерализација произлегуваат од Максвеловите равенки. Последни опише сите природни магнетни и електрични сили. Тоа е зошто тоа е докажано дека интеракцијата на електромагнетни полиња - фундаментални сили на природата. Следниот пример - на сила на гравитација. Дури и учениците знаат за законот на гравитација Isaaka Nyutona, кој неодамна доби соодветна генерализација на Ајнштајновите равенки, и, според неговата теорија на гравитација, сила на електромагнетни интеракција е од фундаментално значење во природата, исто така.

Еднаш, многу време се сметало дека има само овие две фундаментални сили, но науката дојде напред, постепено се докаже дека тоа не е така. На пример, со откривањето на атомското јадро моравме да се воведе концептот на нуклеарната енергија, или како да се разбере принципот на задржување на честички во јадрото, зошто тие не летаат далеку во сите правци. Разбирање на тоа како на електромагнетни интеракција во природата, им помогна на мерење на нуклеарни сили, да учат и да се опише. Подоцна, сепак, научниците дојдоа до заклучок дека нуклеарните сили се во средното и во многу манифестации како Ван дер Валсовите сили. Всушност, само навистина фундаментални сили кои обезбедуваат кварковите комуницираат едни со други. Потоа - секундарен ефект - е интеракцијата помеѓу електромагнетните полиња на протоните и неутроните во јадрото. Навистина е фундаментално интеракција на кваркови, глуоните се разменуваат. Така беше откриена во природата е навистина третиот основни сила.

Продолжување на приказната

Елементарни честички распаѓање, тешки - на полесни, а нивното изумирање опишува нова сила на електромагнетни интеракција, кој е добро име - силата на слабите интеракции. Зошто сиромашните? Бидејќи електромагнетни пречки во природата е многу посилен. И повторно, се покажа дека теоријата на слабите интеракции, толку благодатно тргна во слика на светот и првично совршено ја опишува распадот на елементарните честички, не ги одразуваат истите постулати, ако енергијата е зголемена. Тоа е причината зошто на старата теорија е редизајниран за да друг - теорија на слабите интеракции, овој пат се покажа како универзален. И покрај тоа што е изграден тоа беше на истите принципи како и остатокот од теоријата опишување на интеракцијата на електромагнетни честички. Во модерните времиња, постојат четири изучува и докажани фундаментални интеракции, и петтиот - на патот, за него тоа ќе дојде. Сите четири - гравитациона, силни, слаби, електромагнетни - се изградени на еден принцип: на сила генерирани меѓу честичките е резултат на носач на споделување спроведува, или на друг начин - да посредува интеракција.

Каков вид на асистент? Ова фотон - без маса на честички, но сепак успешно гради електромагнетни пречки поради размена на квантумот на електромагнетни бранови или лесни обем. Електромагнетните интеракција се врши од страна на фотони во областа на наелектризирани честички, кои комуницираат со одредена сила, како на времето и ги третира законот за Кулон е. Постои една без маса на честички - gluon, има осум варијанти, тоа им помага да комуницираат кваркови. Ова електромагнетно интеракција е атракција меѓу обвиненијата, и се вели да биде силна. Да, и на слабите интеракции не е без посредници, со кои челик честички со маса и повеќе од тоа, тие се големи, што е тежок. Ова средно вектор бозони. Нивната тежина и тежината се должи на слабоста на интеракција. Гравитацијата е квантната гравитационото поле на сила размена. Ова е атракција на електромагнетни интеракција на честички, тоа се уште не е доволно проучен, дури Гравитон експериментално се уште не се откриени, и квантната гравитација ние не сме сосема таму, и само затоа што ние треба да го да се опише уште не.

петти сила

Сметавме дека четири видови на основни интеракции: силни, слаби, електромагнетни, гравитационото. Интеракција - е чин на размена на честички, и не знам на симетрија не може да се направи, бидејќи не постои интеракција која не е поврзана со него. Тоа го одредува бројот на честички и нивната маса. Со точно симетрија на маса е секогаш нула. Значи, фотонот и масата на gluon не е, тоа е еднаква на нула, Гравитон - премногу. Ако симетрија е скршен, на маса престанува да биде нула. Така, на средно вектор бизон имаат маса, бидејќи симетријата е скршен. Четирите основни интеракции објасни сето она што ние се види и почувствува. Останатите сили велат дека нивните електромагнетна спојка е секундарно. Сепак, во 2012 година имаше пробив во науката и е откриена уште една честичка, некогаш направени познат. А револуција во научниот свет го организираше отворање на Хигсовиот бозон, која, како што се покажа, исто така, служи како носител на интеракции помеѓу кварковите и лептони.

Тоа е причината зошто научниците се физичари сега велат дека постои една петтина сила, со посредство на кој испадна да биде Хигсовиот бозон. Симетрија се скршени тука: од Хигсовиот бозон има маса. Така, бројот на интеракции (зборот во модерната физика на честички се заменува со зборот "сила") достигна пет. Можеби и ние се чека за нови откритија, бидејќи ние не се знае точно дали има дури и независно од овие интеракции. Тоа е многу можно дека имаме изградено, а денес овој модел, се чини совршено објаснува сите феномени во светот, и не е сосема завршена. И можеби, по некое време ќе има нови интеракции и нова сила. Веројатноста за такви има барем затоа што многу постепено научил дека во моментов се познати фундаментални интеракции - силни, слаби, електромагнетни, гравитационото. Впрочем, ако постои во природата на supersymmetric честички, кои се дискутира во научниот свет, тоа значи постоење на нов симетрија и симетрија секогаш го повлекува појавата на нови честички кои посредуваат помеѓу нив. Така, слушаме на претходно непознати основни сила, како што некогаш беше изненаден да научат дека постојат, на пример, електромагнетни, слаба интеракција. Знаење во врска со нашата сопствена природа многу нецелосни.

поврзување

Најинтересно е дека секоја нова интеракција нужно мора да доведе до целосно непознат феномен. На пример, ако ние не го дознал за слабите интеракции, ние никогаш не би ја откриле колапс, а ако тоа не е во нашето знаење на распаѓање, без проучување на нуклеарна реакција би било невозможно. И ако ние не се свесни за нуклеарни реакции, не ќе се разбере како сонцето сјае врз нас. Впрочем, ако тоа не се свети, а не ќе биде формирана животот на Земјата. Така што присуството на интеракцијата покажува дека тоа е од витално значење. Ако силна интеракција не постои, и атомски јадра нема да биде стабилна. Како резултат на електромагнетни интеракција Земјата добива енергија од сонцето и светлината зраци кои доаѓаат од него, се загрее на планетата. И сите познати интеракции се од суштинско значење. Еве Хигс, на пример. Хигсовиот бозон дава маса на честички преку интеракција со област, ние сме без неа не би преживеала. И како, без гравитационата интеракција да остане на површината на планетата? Тоа ќе биде невозможно не само за нас, но ништо на сите.

Апсолутно сите интеракции, дури и оние кои се 'уште не се знае, е мора да се она што човештвото знае, разбира и сака таму. Што можеме да знаеме? Да, многу. На пример, знаеме дека протонот е стабилна во јадрото. Многу, многу важно за нас, ова неговата стабилност, спротивно на ист начин нема да има живот. Сепак, експерименти укажуваат на тоа дека протонските живот - вредност временски ограничено. Долго, се разбира, од 10 ^{до 34} години. Но, тоа значи дека порано или подоцна ќе се распадне, и протонот, а тоа ќе бара некоја нова сила, што е нова интеракција. Против веќе постојат распаѓање протони теорија која претпоставува нов, многу повисок степен на симетрија, според тоа, нова интеракција може да постои, од кои ние не знаеме ништо.

Големиот обединување

Единството на природата е единствениот принцип на изградбата на сите основни интеракции. Многу прашања се јавуваат во однос на бројот на нив и ги објасни причините за оваа количина. Верзии изградена тука голем број, и тие се многу различни во заклучоците. Објасни присуството на само таков голем број на основни интеракции во сите можни начини, но тие се само еден принцип на градење на докази. Секогаш на повеќето различни видови на интеракции, истражувачите се обидуваат да се спојат во една. Затоа таквите теории и теории се нарекува Гранд Унифицирани. Како што ако гранки светот дрво: множество на гранки, а багажникот е секогаш иста.

Тоа е затоа што постојат сите овие теории унифицирање идеја. Коренот на сите познати интеракции на една хранење на багажникот, што се должи на загубата на симетрија почна да филијала надвор и формираше различни основни интеракции, кои може да се набљудуваат експериментално. Оваа хипотеза не може да се потврди уште, затоа што тоа бара многу висока енергетска физика, експерименти недостапни денес. Тоа е многу можно, а тоа е опција која никогаш не се во сопственост на овие енергии. Но, околу овој проблем е сосема можно.

освен

Имаме универзумот, природен гас, и на сите процеси кои се случуваат во неа, го прават тоа можно да се провери дури и најсмелите хипотези за заеднички корен на сите познати интеракции. Уште една интересна задача за разбирање на интеракции во природата е можеби дури и повеќе комплекс. Неопходно е да се разбере како да се однесуваат на гравитацијата со другите сили на природата. Ова е основен интеракција стои како таа одделно, и покрај фактот дека во согласност со принципот на конструкција на оваа теорија е сличен на сите други.

Ајнштајн студирал теорија на гравитација, во обид да го поврзете со електромагнетизмот. И покрај навидум реалноста да се реши овој проблем, тогаш теоријата се уште не се случило. Сега човештвото знае малку повеќе, барем знаеме за силните и слабите интеракции. И ако сега комплетната изградба на обединета теорија, тоа сигурно ќе влијае на повторно недостатокот на знаење. Досега не успеа да се стави тежина на исто ниво со други интеракции, бидејќи сите ги почитуваат законите диктиран од квантната физика и гравитација - не. Според квантната теорија, сите честички се кванти на одредена област. Но, квантната гравитација не постои, барем не сеуште. Сепак, бројот на веќе откриена интеракции повторува гласно за она што не може да биде било една шема.

електрично поле

Назад во 1860 година, голем деветнаесеттиот век физичар Џејмс Клерк Максвел успеа во создавањето на теорија да се објасни на електромагнетна индукција. При промена на магнетното поле во одредена точка во просторот електрично поле. Ако ова поле не е пронајден затворени диригент, индукцијата струја тече во електричното поле. Неговата теорија за електромагнетни полиња Максвел докажува дека најверојатно процес обратен: ако промената во времето на електричното поле во одредена точка во просторот ќе се бара магнетно поле. Па секоја промена може да предизвика различни електричното поле, и може да се добие промени во магнетното поле на електрични наизменични магнетни време на теренот. Овие променливи, да произведуваат едни на други полиња во организација на унифициран областа - електромагнетни.

Најважниот резултат кој произлегува од формулите теорија Максвел - предвидување дека таму се електромагнетни бранови, односно размножување електромагнетно поле во времето и просторот. Извор на електромагнетно поле се движи со забрзување обвиненија електрична. За разлика од акустична (еластичен) електромагнетни бранови може да се пропагира во било каков материјал, дури и во вакуум. Електромагнетни пречки во вакуум пропагира со брзината на светлината (c = 299 792 километри во секунда). На бранова должина може да биде различна. Електромагнетни бранови од десет илјади метри до 0,005 метри - ова е радио бранови, кои се користат за пренос на информации за нас, тоа е сигнал за одредена далечина без никакви жици. Создаден радио бранови на висока фреквенција струја што тече во антената.

Кои се бранови

Ако должината на електромагнетното зрачење се движи од 0.005 микрометар до 1 метар, односно оние кои се во опсег помеѓу видлива светлина и радио бранови - е инфрацрвени зраци. Неговиот емитуваат сите загреан тела: батерии, печки, лампи. Специјални уреди конвертирате инфрацрвено зрачење во видлива светлина, за да се добие слика на објекти кои го испуштаат, дури и во апсолутен мрак. Емитира видлива светлина со бранова должина од 770 до 380 нанометри - бојата се претвора од црвена до виолетова. Овој дел од спектарот има за човечкиот живот од најголема важност, бидејќи голем дел од информациите за светот што ја добиваме преку визија.

Ако електромагнетно зрачење има бранова должина помала од пурпурна боја е ултравиолетова светлина која ги убива бактериите. Х-зраци не се видливи со голо око. Тие едвај апсорбира видливата светлина матна слоеви на материјал. X-зраци дијагностициран болести на внатрешните органи на луѓе и животни. Ако електромагнетното зрачење е генерирана од страна на интеракција на елементарни честички и се емитираат од возбуден јадра добиени со гама зрачење. Ова е најстариот широк спектар на електромагнетниот спектар, бидејќи тоа не е ограничена само на високи енергии. Гама зрачење може да биде мека и тешко: енергија транзиции во атомски јадра - мека, и во нуклеарни реакции - крути. Овие зраци лесно да ги повлечат надолу молекули и биолошки карактеристики. Голема среќа што во атмосферата на гама зраци не може да се добие преку. Внимавајте гама зраци од вселената може да биде. На многу високи енергии на електромагнетни интеракција пропагира со брзина во близина на светлина: гама кванти здроби јадро атоми, ги скршат долу во честички, расипување во различни насоки. За време на сопирањето, тие емитираат светлина, видлива во посебни телескопи.

Од минатото - иднината

Електромагнетни бранови, како што се вели, предвидени со Максвел. Тој внимателно ги проучувал и се обидел да се верува во математиката малку наивни слики Фарадеј, на која беа претставени на магнетни и електрични феномени. Тоа беше Максвел открија недостаток на симетрија. И дека тој беше во можност да се покаже голем број на равенки, кои наизменично електрични полиња генерира магнетно и обратно. Тоа го наведе да веруваат дека таквите области и се оддели од проводници се пресели преку вакуум со некои гигант брзина. И тоа го сфатиле. Брзина беше блиску до trohstam илјадници километри во секунда.

Тоа е теорија интеракција и експеримент. Еден пример е отвор низ кој ние дознавме за постоењето на електромагнетни бранови. Во него дојде заедно со помош на физиката апсолутно хетерогени концепти - магнетизам и електрична енергија, како што е физичка појава на истата цел, само различни страни од него се во комуникација. Теории се наредени еден зад друг, и сите од нив се тесно поврзани едни со други: теоријата на електрослабите интеракција, на пример, каде што истата позиција што е опишано од страна на слаба нуклеарна сила и електромагнетни, итн Сето тоа е комбинација на квантната хромодинамика, за покривање на силна и електрослабите интеракции (тука, точност додека помал, но операцијата продолжува). Интензивно изучува области како што физичарите квантната гравитација и теоријата на струни.

наодите

Излегува дека просторот околу нас целосно исполнети со електромагнетно зрачење: ѕвездите и сонцето, месечината и другите небесни тела, тоа е самата планета Земја, и секој телефон во рацете на човекот, и антена станици - сето ова емитува електромагнетни бранови на различни имиња . Во зависност од фреквенцијата на осцилации, која зрачи објектот разликуваат инфраред, радио, видлива светлина, био-поле зраци, Х-зраци и слично.

Кога електромагнетно поле се дистрибуира, станува електромагнетни бранови. Тоа е само еден непресушен извор на енергија, вибрира на електрични полнежи на молекули и атоми. И ако цената осцилира, предлогот е забрзано, а со тоа и емитува електромагнетни бранови. Ако магнетното поле промени, областа е возбуден од електрична вител кој, пак, го возбудува вител поле магнетни. Процесот оди низ вселената, прифаќајќи еден момент по друг.