Elemi interakció

Négy elemi kölcsönhatás felelős az Univerzumban megfigyelt összes fizikai jelenségért , amelyek mindegyike egy alapvető erőnek nevezett erővel nyilvánul meg . Ezek :

A klasszikus fizika , a gravitáció törvényeit és az elektromágnesesség tekintették axiómák . A kvantumtérelméletben azonban ezeket az erőket a virtuális bozonok cseréje írja le : a részecskefizika standard modellje erős, gyenge és elektromágneses kölcsönhatásokat ír le, de a gravitációhoz még nem fejlesztettek ki kvantumtérelméletet.

Ezeknek az alapvető erőknek az ereje általában nagyon eltérő (lásd alább), de ahogy a részecskék mozgási energiája növekszik, az erők közelebb kerülnek. Úgy gondolják, hogy a négy erő azonos hatékonysággal rendelkezik a Planck-korszakban éppen az Ősrobbanás után játékban lévő rendkívül magas energiák mellett .

Erős interakció

Az erős nukleáris kölcsönhatás a következő tulajdonságokkal rendelkezik:

felelős az összes hadron ( barionok és mezonok ) kohéziójáért , vagyis az összes kvarkból álló részecskéért ; közvetett módon felelős az atommagok kohéziójáért ;
között mindössze 2,5 · 10 -15 m (0.000 000 000 000 0025 m), mert a szín díjat nem jelenik meg a "csupasz" nagyobb távolságokon (lásd Color konténment );
az összes ismert interakció közül a legerősebb;
gluonok szállítják .

Elektromágneses kölcsönhatás

Az elektromágneses kölcsönhatás a következő jellemzőkkel rendelkezik:

felelős a legtöbb mindennapi jelenségért: fény , elektromosság és mágnesesség , kémia ... Például megőrzi a hűtőszekrény függőleges falain található mágneses dekorációkat;
elvileg korlátlan hatáskör. De a gyakorlatban a pozitív és negatív töltések általában semlegesítik egymást;
vonzó vagy taszító lehet az elektromos töltés jeleitől függően; ez vonatkozik a mágnes úgynevezett északi és déli pólusára is;
százszor gyengébb, mint az erős kölcsönhatás;
a foton hordozza .

Gyenge interakció

A gyenge nukleáris kölcsönhatás a következő jellemzőkkel rendelkezik:

felelős a radioaktivitás egyik típusáért , a béta radioaktivitásért , fontos szerepet játszik a magfúzióban is (mint például a Nap közepén );
nagyon rövid hatótávolság, 10 −17 m;
10 5 -szer kevésbé erős, mint az erős nukleáris erő;
nehéz bozonok szállítják : Z 0 , W + és W - .

Gravitáció

A gravitáció a jelenség a kölcsönhatás fizika okozza a vonzás reciproka a test tömege közöttük, hatása alatt a tömeges . Napi szinten figyelhető meg a földi vonzerő miatt , amely a földön tart minket. Gravity felelősek több természetes megnyilvánulása: árapály , a pályára a bolygó körül Nap , a gömbalakú legtöbb égitest néhány példát. Általánosabban az Univerzum nagyméretű szerkezetét a gravitáció határozza meg.

A gravitáció a következő tulajdonságokkal rendelkezik:

domináns az Univerzum nagy struktúrái szempontjából, mert mindig vonzó és nem semlegesíthető, mint az elektromágneses erők;
korlátlan hatósugár;
az összes kölcsönhatás közül a leggyengébb, 10 38- szor gyengébb, mint az erős nukleáris kölcsönhatás (azaz százmilliárd milliárd milliárd milliárd milliárdszor gyengébb);
a gravitációs vektor a mai napig ismeretlen. Bizonyos hipotézisek azonban felvetik azt az elképzelést, hogy egy részecske származik: a graviton .

Táblázatos összefoglaló

Kölcsönhatás	Aktuális elmélet	Közvetítők	Tömeg (GeV / c 2 )	Hozzávetőleges relatív teljesítmény	Műveleti sugár (m)	Távolság függőség
Erős	Chromodynamique quantum (QCD)	8 ragasztó	0	1	2,5 10 −15	${\ frac {1} {r ^ {7}}}$
Elektromágneses	Quantum elektrodinamika (QED)	foton	0	10 -2	∞	${\ frac {1} {r ^ {2}}}$
Alacsony	Electroweak elmélet	W + , W - , Z 0	80, 80, 91	10 -5	10 −18	${\ frac {1} {r ^ {5}}}$ nál nél ${\ frac {1} {r ^ {7}}}$
Gravitáció	Általános relativitáselmélet	graviton (feltételezett)	0	10 -40	∞	${\ frac {1} {r ^ {2}}}$

Az elemi kölcsönhatások egyesülésének rövid története

A XIX . Század egyesítette az áramot és a mágnességet . A XX . Század folyamán először kidolgozták az elektromágneses elméletet az elektromágnesesség és a gyenge interakció egyesítésére ( Abdus Salam , Steven Weinberg , Sheldon Lee Glashow , a fizikai Nobel-díj 1979). Az erős kölcsönhatás a hetvenes években egységesíthető, az első kettő megadva a részecskefizika standard modelljét , amelynek előrejelzéseit nem sokkal később a részecskegyorsítókban igazolták . Még akkor is, ha ezeket az interakciókat közös keretrendszerben írják le, a három erő intenzitása, más néven kapcsolási konstansok nem azonosak. Ezek az állandók azonban csak közelítő értelemben állandóak. Értékük az érintett energiák tartományától függően változik. Az a tény, hogy a gyenge kölcsönhatás kapcsolási állandója sokkal gyorsabban változik, mint az elektromágnesességé, viszonylag egyszerűvé tette egyesítésüket, valamint ezen egyesítés kísérleti igazolását. Az energiák tartománya, amelyen találkoznak, továbbra is elérhető a gyorsító kísérletek számára.
A nagy egyesülési elméletek célja egyrészt annak a három erőnek az egységes leírása, amelyekben ugyanaz a kapcsolási állandó van (leírás, amely nagyon nagy, 10 15 GeV nagyságrendű energiaskálán érvényes ), másrészt pedig egy olyan mechanizmus, amely által a három erő közötti szimmetria megtörik az általunk megfigyelt energiaskálákon.

Végül mindezek leírások nem beszélve gravitáció hatására, amely továbbra is elenyésző, amíg az energiák bevont alacsony a Planck skála , nagyságrendileg 10 18 GeV, de amelyeknek a tényleges csatolási állandó. Hogy ez az energia csatlakozik, hogy a a többi interakció. Mivel az ősrobbanás elmélete arról tájékoztat minket, hogy az Univerzum az első pillanatokban nagyon forró és nagyon sűrű fázist élt meg, amelyet Planck korszakának neveznek , elfogadott, hogy ennek az ősuniverzumnak a helyes leírása megköveteli, hogy rendelkezzen egy kvantumelmélettel. gravitáció . Ennek a kvantumgravitációnak a biztosítására számos elméletet dolgoznak ki. Ez egyrészt a húrelmélet, amely azt a célt is kitűzi, hogy leírja a többi interakciót ezen a skálán ( az egész elméletéről beszélünk ), valamint a kvantum gravitációt hurkokkal, amely kevésbé ambiciózus és csak a gravitáció kvantitatív leírására irányul. egyéb interakciók bevonása nélkül.

Megjegyzések és hivatkozások

" A standard modell | CERN ” , a home.cern oldalon (hozzáférés : 2016. május 6. )

Lásd is

Külső hivatkozás

CEA: A négy alapvető interakció

Kapcsolódó cikkek