Partikel interaksi éléktromagnétik

artikel ieu bakal kasampak di naon nu disebut gaya alam - interaksi éléktromagnétik fundamental jeung prinsip on mana eta geus diwangun. Aya ogé bakal bébéja ngeunaan kamungkinan ayana deukeut anyar pikeun ulikan ngeunaan topik ieu. Di sakola di kelas fisika, siswa Nyanghareupan penjelasan kana konsep "gaya". Aranjeunna diajar yén kakuatan nu tiasa pisan rupa-rupa - gaya frictional, gaya gravitasi, élastisitas sarta kakuatan loba sarupa. Henteu sakabéh éta bisa disebut dasar, sakumaha pisan sering fenomena gaya sekundér (gaya frictional, contona, ku interaksi miboga molekul). Interaksi éléktromagnétik ogé bisa jadi sekundér - sakumaha konsekuensi a. Molekular Fisika méré conto Van der gaya Waals. Oge mere loba conto na fisika partikel dasar.

Di alam,

Abdi hoyong meunang ka panggih prosés kajadian di alam, jadi ngajadikeun urang dianggo interaksi éléktromagnétik. Naon kahayang téh gaya fundaméntal nu nangtukeun sagala diwangun gaya sekundér na? Sarerea weruh yén interaksi éléktromagnétik, atawa, sakumaha mangka disebut, kakuatan listrik nyaéta fundamental. Hal ieu dibuktikeun ku hukum Coulomb, nu boga generalisasi sorangan stemming ti persamaan Maxwell. Anyar ngajelaskeun sakabeh pasukan magnét sarta listrik kajadian sacara alami. Éta pisan sababna naha eta dibuktikeun yén interaksi widang éléktromagnétik - gaya fundaméntal alam. Conto di handap - gaya gravitasi. Malah schoolchildren nyaho ngeunaan hukum gravitasi universal Isaaka Nyutona, anu ogé anyar meunang generalisasi ditangtoskeun tina persamaan Einstein, sarta, dumasar kana téorina gravitasi, gaya interaksi éléktromagnétik téh dasar di alam, teuing.

Sakali kana waktos anu ieu dipercaya yén aya ukur dua gaya fundaméntal ieu, tapi elmu sumping ka hareup, laun ngabuktikeun yén teu kitu. Contona, ku kapanggihna inti atom urang tadi pikeun ngawanohkeun konsép kakuatan nuklir, atawa kumaha carana ngarti prinsip ingetan partikel jero inti, naha maranéhna teu ngapung jauh di sakabéh arah. Ngarti kumaha interaksi éléktromagnétik di alam, geus mantuan ngukur gaya nuklir, ka diajar tur ngajelaskeun. Salajengna kitu, para élmuwan sumping ka kacindekan yen pasukan inti anu sékundér jeung di loba manifestasi kawas gaya Van der Waals. Kanyataanna, pasukan ukur bener fundamental anu nyadiakeun éta quark interaksi saling. Lajeng - éfék sekundér - nyaeta interaksi antara médan éléktromagnétik ti proton jeung neutron dina intina. Sabenerna fundamental anu interaksi quark, gluons anu disilihtukeurkeun. Kituna kapanggih di alam bener gaya fundaméntal katilu.

Tuluyan carita

partikel éleméntér buruk, beurat - dina torek, sarta buruk maranéhanana ngajelaskeun kakuatan anyar tina interaksi éléktromagnétik, nu ieu ogé ngaranna - kakawasaan interaksi lemah. Naha kirang? Kusabab gangguan éléktromagnétik di alam loba kuat. Jeung deui, tétéla yén téori interaksi lemah, jadi gracefully embarked dina gambar di dunya tur asalna sampurna ngajelaskeun buruk partikel dasar, teu nembongkeun postulates sami, upami énergi ngaronjat. Éta pisan sababna naha téori heubeul geus redesigned ka sejen - téori ngeunaan interaksi lemah, waktos ieu kabukti universal. Sanajan eta diwangun deui éta dina prinsip anu sarua sakumaha sesa téori ngajéntrékeun interaksi éléktromagnétik partikel. Dina jaman moderen, aya opat interaksi diulik jeung kabuktian fundamental, jeung kalima - dina jalan, ngeunaan anjeunna dinya bakal datang. Kabéh opat - gravitasi, kuat, lemah, éléktromagnétik - anu diwangun dina prinsip tunggal: gaya dihasilkeun antara partikel mangrupa hasil a babagi dilaksanakeun pamawa, atawa lamun heunteu - nyapih interaksi.

Jenis asisten? foton Ieu - tanpa massa partikel, tapi Tapi hasil ngawangun gangguan éléktromagnétik alatan tukeur hiji kuantum gelombang éléktromagnétik atawa kuantum cahaya. Interaksi éléktromagnétik dilumangsungkeun ku foton dina widang partikel boga muatan nu komunikasi sareng kakuatan nu tangtu, sakumaha waktu eta na Ngaruwat hukum Coulomb urang. Aya hiji massless partikel - gluon, éta boga dalapan variétas, éta mantuan komunikasi quark. interaksi éléktromagnétik ieu mangrupa atraksi di antara eusian batre, tur eta anu bisa disebutkeun kuat. Sumuhun, na interaksi lemah henteu tanpa perantara, sareng nu baja partikel kalawan massa hiji leuwih ti éta, maranéhna téh masif, éta téh beurat. Ieu panengah bosons vektor. beurat maranéhanana sarta beurat kasebut alatan kalemahan tina interaksi. Graviti teh séntral gaya médan gravitasi kuantum. Ieu daya tarik tina interaksi éléktromagnétik partikel, éta masih tacan cukup ditalungtik, malah graviton sacara ékspériméntal henteu acan kauninga, sarta graviti kuantum kami henteu rada aya, sarta ngan kusabab urang kudu ngajelaskeun mémang henteu acan.

gaya kalima

Urang dianggap opat rupa interaksi fundamental: kuat, lemah, éléktromagnétik, gravitasi. Interaksi - mangrupa kalakuan bursa partikel, sarta henteu pamanggih simétri teu bisa ngalakukeun, lantaran euweuh interaksi nu teu pakait sareng eta. Eta nangtukeun jumlah partikel jeung Jisim maranéhanana. Jeung simétri pasti massa sok nol. Jadi, foton jeung massa gluon henteu, éta sarua jeung enol, graviton dina - teuing. Mun simétri rusak, massa ceases janten nol. Ku kituna, bison vektor panengah gaduh massa, sabab simétri dina rusak. Opat interaksi fundamental dipedar sagalana yén urang tingali jeung ngarasa. Gaya sésana disebutkeun yen gandeng éléktromagnétik maranéhanana nyaéta sekundér. Sanajan kitu, dina 2012 aya narabas dina sains jeung kapanggih partikel séjén, sakali dilakukeun kawentar. A revolusi di dunya ilmiah geus dikelompokeun bubuka tina Higgs boson, nu, salaku tétéla, ogé boga fungsi minangka pamawa ti interaksi antara quark sarta leptons.

Éta pisan sababna naha élmuwan-fisika ayeuna disebutkeun yen aya kakuatan kalima, perantara diantarana tétéla jadi Higgs boson. Simétri geus pegat di dieu: ti Higgs boson boga massa hiji. Kituna teh Jumlah interaksi (kecap dina fisika partikel modern diganti ku kecap "gaya") geus ngahontal lima. Meureun urang téh ngantosan pamanggihan anyar, saprak urang teu nyaho persis lamun aya malah sajaba ti interaksi ieu. Hal ieu kacida mungkin yen kami geus diwangun, sarta kiwari modél ieu, eta bakal sigana sampurna ngécéskeun sagala fenomena observasi di dunya, sarta teu aya rada lengkep. Jeung sugan, sanggeus sababaraha waktu bakal aya interaksi anyar jeung kakuatan anyar. Kamungkinan misalna aya sahanteuna sabab kami pisan laun diajar nu aya ayeuna dipikawanoh interaksi fundamental - kuat, lemah, éléktromagnétik, gravitasi. Barina ogé, lamun aya di alam partikel supersymmetric, nu dibahas di dunya ilmiah, hartina ayana hiji simétri anyar, jeung simétri salawasna diperlukeun mecenghulna partikel anyar nu nyapih antara aranjeunna. Ku kituna, urang ngadangu tina kakuatan fundamental saméméhna kanyahoan, salaku sakali terkejut pikeun neuleuman éta aya, contona, éléktromagnétik, interaksi lemah. Pangaweruh ngeunaan alam kami sorangan pisan lengkep.

Interconnectivity

Hal paling narik éta sagala interaksi anyar kedah merta ngakibatkeun fenomena lengkep kanyahoan. Contona, upami urang geus teu diajar ngeunaan interaksi lemah, urang bakal pernah geus kapanggih runtuhna, sarta lamun ieu mah di pangaweruh urang ngeunaan buruk, teu ulikan réaksi nuklir bakal geus teu mungkin. Tur upami pami kitu mah sadar réaksi nuklir, moal bakal ngarti kumaha panonpoé shines on kami. Barina ogé, lamun eta henteu caang, sarta kahirupan di Marcapada moal bakal ngawujud. Ku kituna ayana interaksi nunjukkeun yén éta vitally penting. Mun interaksi kuat teu aya, sarta inti atom moal bakal jadi stabil. Alatan interaksi éléktromagnétik Bumi narima energi ti panonpoé, sarta sinar lampu anjog ti anjeunna, haneut pangeusina. Sarta sakabeh interaksi dipikawanoh penting. Di dieu Higgs, contona. Higgs boson nyadiakeun massa partikel ku interacting jeung sawah, kami tanpa eta moal bakal geus cageur. Na kumaha, tanpa interaksi gravitasi tetep dina beungeut planét? Eta bakal mungkin henteu ngan keur kami, tapi nanaon pisan.

Lieur sakabéh interaksi, malah jelema nu urang teu acan terang, nyaeta kudu ka sagalana yén manusa weruh, understands tur mikanyaah dinya. Naon tiasa urang kenal? Sumuhun, pisan. Contona, urang terang yén proton stabil ngandung dina intina. Pisan, pohara penting pikeun kami, ieu stabilitas na, disebutkeun jalan anu sarua pasti bakal euweuh kahirupan. Sanajan kitu, percobaan nyarankeun yén proton hirup - nilai waktos kawates. Panjang, tangtosna, 10 ³⁴ taun. Tapi hartina sooner atanapi engké digolongkeun eta, sarta proton, sarta ieu bakal merlukeun sababaraha gaya anyar, nu mangrupakeun interaksi anyar. Ngalawan buruk proton geus aya téori nu dianggap hiji anyar, gelar loba nu leuwih luhur tina simétri, kituna, hiji interaksi anyar bisa aya di mana urang teu nyaho nanaon.

Grand Ngahijikeun Tatar

Kahijian alam nyaéta hiji-hijina prinsip pangwangunan sagala interaksi fundamental. Loba patarosan timbul dina hubungan jumlah sahijina sarta ngajelaskeun alesan pikeun kuantitas tinangtu ieu. Versi diwangun dieu a loba hébat, sarta aranjeunna pisan béda dina conclusions ngahontal. Ngajelaskeun ayana ngan jumlah misalna tina interaksi fundamental dina sakabéh cara mungkin, tapi sipatna prinsip tunggal ngawangun bukti. Sok rupa paling béda tina interaksi, peneliti nyobian ngagabungkeun kana salah. Kituna téori jeung téori sapertos disebut Grand hasil ngahijikeun Tatar. Salaku lamun dahan tangkal dunya: a pluralitas cabang, sarta kalapa anu salawasna sami.

Éta alatan aya sagala teori ieu pemersatu gagasan. Akar sagala interaksi dipikawanoh tina hiji single nyoco hiji batang, nu alatan leungitna simétri mimiti Cabang kaluar na dibentuk rupa interaksi fundamental nu bisa niténan sacara ékspériméntal. hipotesa teu bisa diverifikasi acan, sabab merlukeun fisika energi pisan tinggi, percobaan inaccessible kiwari. Hal ieu kacida mungkin, sarta ieu mangrupa pilihan anu urang boga pernah teu diilikan tina énergi ieu. Tapi sabudeureun halangan ieu rada mungkin.

kapisah

Simkuring boga alam semesta, anu akselerator alam, sarta sakabeh proses anu lumangsung di jerona, sangkan mungkin mariksa komo hipotesis paling daring ngeunaan akar umum sadaya interaksi dipikawanoh. tugas sejen metot ngeunaan pamahaman interaksi di alam sugan malah leuwih kompleks. Perlu ngarti kumaha pakaitna gravitasi jeung gaya séjénna alam. Ieu interaksi fundamental nangtung salaku nyalira, sanajan kanyataan yén nurutkeun prinsip pangwangunan téori ieu téh sarupa jeung sakabéh batur.

Einstein diulik téori graviti, nyoba numbu eta kalawan éléktromagnétisme. Sanajan realitas seeming pikeun ngajawab masalah ieu, lajeng teori masih teu kajadian. Kiwari umat manusa weruh bit leuwih, sahenteuna urang terang ngeunaan interaksi kuat jeung lemah. Tur upami ayeuna pangwangunan lengkep teori hasil ngahijikeun Tatar, éta bakal pasti mangaruhan deui kurangna pangaweruh. Hitherto gagal pikeun nyimpen gravitasi dina tara jeung interaksi sejen, saprak kabeh nurut kana hukum didikte ku fisika kuantum sarta graviti - euweuh. Numutkeun téori kuantum, sadaya partikel anu quanta sahiji widang nu tangtu. Tapi graviti kuantum teu aya, sahenteuna henteu acan. Sanajan kitu, jumlah tina interaksi geus kapanggih repeats loudly ngeunaan naon teu kaci wae skéma tunggal.

médan listrik

Deui dina 1860 nu hébat ke abad fisikawan James Clerk Maxwell junun nyieun téori pikeun ngajelaskeun induksi éléktromagnétik. Lamun robah di médan magnét dina titik nu tangtu dina spasi médan listrik. Mun sawah ieu kapanggih konduktor katutup, ayeuna induksi ngalir dina médan listrik. téorina ngeunaan widang éléktromagnétik Maxwell ngabuktikeun yen proses sabalikna dipikaresep: lamun robah dina jangka waktu médan listrik dina hiji titik nu tangtu dina spasi bakal diperlukeun médan magnét. Jadi robah sagala bisa ngabalukarkeun hiji médan listrik varying, sarta bisa ménta robah di médan magnét listrik bolak dina waktos médan magnét. variabel ieu, ngahasilkeun unggal widang diayakeun ku widang hasil ngahijikeun Tatar - éléktromagnétik.

Hasil pangpentingna nu kieu ti rumus téori Maxwell - a prediksi nu aya gelombang éléktromagnétik, i.e. megat médan éléktromagnétik dina jangka waktu na spasi. Sumber tina médan éléktromagnétik téh pindah kalawan biaya akselerasi listrik. Teu kawas akustik (elastis) gelombang éléktromagnétik bisa propagate dina bahan wae, sanajan di vacuo. Gangguan éléktromagnétis di vacuo ngarambat kalawan laju cahaya (c = 299 792 kilométer per detik). panjang gelombang nu bisa jadi béda. gelombang éléktromagnétik ti sapuluh sarébu méter ka 0.005 méter - ieu téh gelombang radio nu dipaké pikeun ngirimkeun informasi ka urang, yén aya sinyal pikeun jarak tangtu tanpa kawat. gelombang radio dijieun dina ayeuna frekuensi tinggi anu ngalir di anteneu nu.

Naon gelombang

Lamun panjang radiasi éléktromagnétik Bulan ti 0,005 mikrométer ka 1 méter, i.e. jelema nu aya di rentang antara ditingali gelombang cahaya na radio - nyaéta radiasi infra red. emit sakabeh awak na dipanaskeun: accu, kompor, lampu Pijer. Alat husus ngarobah radiasi infra red kana lampu ditingali, pikeun ménta gambar objék nu emit dinya, sanajan di gelap mutlak. lampu ditingali emits panjang gelombang 770 jeung 380 nanométer - warna dina kabukti ti beureum nepi ka wungu. bagian ieu spéktrum boga keur kahirupan manusa utmost pentingna, sabab bagian hébat ti informasi ngeunaan dunya urang nampi ngaliwatan visi.

Mun radiasi éléktromagnétik boga panjang gelombang kirang ti warna ungu nyaéta sinar ultraviolet anu maéhan baktéri. Sinar-X henteu katingali jeung panon. Aranjeunna boro nyerep ditingali lampu lapisan opak tina bahan. X-ray didiagnosis kasakit organ internal tina manusa jeung sato. Mun radiasi éléktromagnétik anu dihasilkeun ku interaksi partikel éleméntér sarta dipancarkeun ku inti bungah diala ku radiasi gamma. Ieu rentang paling lega dina spéktrum éléktromagnétik sabab henteu dugi ka énergi tinggi. Radiasi gamma tiasa lemes sareng tangguh: transisi énérgi dina inti atom - lemes, sarta dina réaksi nuklir - kaku. sinar ieu gampang narik handap molekul jeung fitur biologis. kabagjaan hébat nu di atmosfer sinar gamma moal bisa meunang liwat. Nitenan sinar gamma ti spasi tiasa. Di énergi pisan tinggi interaksi éléktromagnétik ngarambat dina laju nutup kana lampu: atom quanta naksir inti gamma, megatkeun aranjeunna handap kana partikel, scattering di arah béda. Nalika ngerem, aranjeunna emit lampu, katingali dina teleskop husus.

Ti kaliwat - hareup

gelombang éléktromagnétik, saperti geus ngomong diprediksi ku Maxwell. Anjeunna taliti ditalungtik tur diusahakeun yakin dina matematika gambar rada naif Faraday, on numana fenomena magnét sarta listrik anu digambarkeun. Ieu Maxwell kapanggih kurangna simétri. Na yén anjeunna bisa ngabuktikeun sababaraha persamaan nu alik widang listrik ngahasilkeun magnét sarta sabalikna. Ieu dipingpin manéhna yakin yén sawah sapertos tur coplokkeun ti konduktor anu dipindahkeun ngaliwatan vakum kalawan sababaraha speed buta. Sarta anjeunna ilahar eta. Speed éta deukeut jeung trohstam rébuan kilométer per detik.

Éta tiori interaksi jeung percobaan. Hiji conto nyaéta bubuka ngaliwatan nu urang diajar ngeunaan ayana gelombang éléktromagnétik. Dina eta sumping babarengan kalayan bantuan fisika konsep pancen hétérogén - magnetism jeung listrik, sakumaha anu kasebut fenomena fisik Urutan sarua, ngan sisi béda ti eta aya dina komunikasi. Téori anu disusun hiji balik lianna, sarta kabeh aya ti antarana anu patali raket ka silih: Teori interaksi electroweak, contona, dimana posisi sarua digambarkeun ku gaya lemah nuklir jeung éléktromagnétik, jsb Sadaya ieu ngagabungkeun chromodynamics kuantum, ngawengku interaksi kuat tur electroweak (di dieu, akurasi bari nurunkeun tapi operasi terus). Intensif nalungtik daérah fisika kayaning gravitasi kuantum sarta Téori senar.

timuan

Tétéla yén spasi sabudeureun urang sagemblengna permeated kalawan radiasi éléktromagnétik: béntang sarta panonpoé, bulan jeung banda angkasa séjénna, éta Bumi sorangan, sarta unggal telepon di leungeun lalaki, sarta stasiun anteneu - kabeh ieu emits gelombang éléktromagnétik tina ngaran béda . Gumantung kana frékuénsi dina osilasi, nu radiates obyék beda infra red, radio, lampu ditingali, sinar bio-sawah, sinar-X sarta kawas.

Nalika hiji médan éléktromagnétik anu disebarkeun, janten hiji gelombang éléktromagnétik. Éta ngan saukur hiji sumber inexhaustible tanaga, geter muatan listrik tina molekul jeung atom. Tur upami muatan nu oscillates, gerak na ieu gancangan, sarta ku kituna emits gelombang éléktromagnétik. Mun robah médan magnét, sawah anu gumbira ku vortex listrik anu, kahareupna excites widang vortex magnét. Prosésna mana ngaliwatan spasi, embracing hiji titik sanggeus sejen.