Cáithníní idirghníomhaíocht Leictreamaighnéadach

Beidh an tAirteagal seo ag féachaint ar rud ar a dtugtar na fórsaí an nádúir - an idirghníomhaíocht leictreamaighnéadacha bunúsacha agus na prionsabail ar a bhfuil sé tógtha. Beidh a in iúl freisin maidir leis an bhféidearthacht de bheith ann chuige nua maidir le staidéar a dhéanamh ar an ábhar seo. Ar scoil i ranganna fisice, mic léinn ag tabhairt aghaidhe míniú ar an gcoincheap "bhfeidhm". Foghlaimíonn siad gur féidir leis an chumhacht a bheith an-éagsúil - an fórsa frictional, an fórsa domhantarraingthe, leaisteachas agus neart go leor den chineál céanna. Níl gach ceann acu is féidir a dtugtar bunúsach, mar is minic an feiniméan force tánaisteach (fórsa frictional, mar shampla, lena idirghníomhaíocht na móilíní). Is féidir leis an idirghníomhaíocht leictreamaighnéadacha freisin tánaisteach - mar thoradh air sin. Fisic Mhóilíneach Tugann an sampla de Van der Waals bhfeidhm. Chomh maith leis sin tugann go leor samplaí agus fisice gcáithníní tosaigh.

I nádúr,

Ba mhaith liom a fháil chun an croílár na próisis a tharlaíonn sa nádúr, mar a dhéanann sé ar ár gcumas obair an idirghníomhaíocht leictreamaighnéadacha. Cad é go díreach an fórsa bunúsach a chinneann fad tógtha a fórsaí tánaisteacha? Fhios ag gach duine go bhfuil an t-idirghníomhú leictreamaighnéadach, nó, mar a thugtar air, tá cumhacht leictreach bunúsacha. Is léir seo dlí Coulomb, a bhfuil a ginearálú féin a thig ón cothromóidí Maxwell. Déanaí cur síos ar gach fórsaí maighnéadacha agus leictreacha a tharlaíonn go nádúrtha. Sin é an fáth go bhfuil sé cruthaithe go bhfuil an idirghníomhaíocht na réimsí leictreamaighnéadacha - fórsaí bunúsacha an nádúir. An sampla seo a leanas - an fórsa domhantarraingthe. Fiú amháin a fhios páistí scoile gheall ar an dlí na himtharraingthe uilíche Isaaka Nyutona, a fuair freisin le déanaí ginearálú chuí cothromóidí Einstein, agus, de réir a theoiric an meáchanlár, is é an fórsa ar an idirghníomhú leictreamaighnéadacha bunúsacha i nádúr, freisin.

Uair amháin ar am bhí chreid sé go bhfuil ach an dá fhórsa bhunúsacha, ach eolaíocht tháinig chun tosaigh, de réir a chéile a chruthaíonn go nach bhfuil sé amhlaidh. Mar shampla, leis an teacht ar an núicléas adamhach a bhí againn a thabhairt isteach an coincheap na cumhachta núicléiche, nó conas a thuiscint an bprionsabal a choimeád cáithníní taobh istigh den núicléas, cén fáth nach bhfuil siad ag eitilt ar shiúl i ngach treo. Tuiscint ar conas a shocraíonn idirghníomhú leictreamaighnéadacha i nádúr, chabhraigh a thomhas na fórsaí núicléacha, chun staidéar a dhéanamh agus déan cur síos ar. Ina dhiaidh sin, áfach, tháinig na heolaithe ar an tuairim go bhfuil fórsaí núicléach tánaisteach agus i go leor manifestations nós an Van der Waals bhfeidhm. Go deimhin, fórsaí ach i ndáiríre bunúsach a chur ar fáil na chuarc idirghníomhú lena chéile. Ansin - Is é an idirghníomhaíocht idir na réimsí leictreamaighnéadacha na prótóin agus neodróin i núicléas - éifeacht thánaisteach. Is Fíor bunúsach ar an idirghníomhú na chuarc, gluons a mhalartú. Dá bhrí sin fuair sé amach i nádúr é i ndáiríre an tríú fórsa bunúsacha.

Leanúint leis an scéal

cáithníní Elementary lobhadh, trom - ar an níos éadroime, agus a n-meath cur síos ar an neart nua ar an idirghníomhú leictreamaighnéadach, atá ainmnithe go maith - an cumhacht ag an idirghníomhaíocht lag. Cén fáth bochta? Toisc go bhfuil trasnaíocht leictreamaighnéadach sa nádúr i bhfad níos láidre. Agus arís, d'éirigh sé amach go bhfuil an teoiric na idirghníomhaíochtaí lag, tús chomh gracefully sa phictiúr an domhain agus ar dtús cur síos breá an meath cáithníní bunrang, nach léiríonn an postulates céanna, má tá an fuinneamh a mhéadú. Sin é an fáth go bhfuil an teoiric d'aois Rinneadh athdhearadh go ceann eile - teoiric an idirghníomhaíocht lag, bhí an uair seo a bheith uilíoch. Cé go raibh sé tógtha go raibh sé ar na prionsabail céanna leis an gcuid eile den teoiric cur síos ar an idirghníomhaíocht leictreamaighnéadacha na gcáithníní. I am nua-aimseartha, tá ceithre idirghníomhaíochtaí staidéar agus cruthaithe bunúsach, agus an cúigiú - ar an mbealach, mar gheall air go mbeidh sé teacht. Gach ceithre - imtharraingteach, láidir, lag, leictreamaighnéadacha - a tógadh ar phrionsabal amháin: an fórsa a ghintear idir na cáithníní is é an toradh ar iompróir a roinnt i bhFeidhm, nó ar shlí eile - idirghabháil idirghníomhaíocht.

Cén cineál cúntóir? Seo fótón - gan mais na gcáithníní, ach mar sin féin go rathúil Tógann trasnaíocht leictreamaighnéadach de bharr mhalartú candam tonnta leictreamaighnéadacha nó chandamach éadrom. Is é an idirghníomhaíocht leictreamaighnéadacha dhéanann photons i réimse na cáithníní mhuirear, a cumarsáid a dhéanamh le fórsa áirithe, mar an t-am é agus déileálann dlí an Coulomb. Tá ceann amháin cáithnín massless - gluon, tá sé ocht cineálacha, cuidíonn sé chuarc in iúl. Tá an idirghníomhaíocht leictreamaighnéadacha aomadh idir na muirir, agus tá sé sin a bheith láidir. Is féidir, agus an idirghníomhaíocht lag nach bhfuil gan idirghabhálaithe, lena cruach cáithníní ar mó a mais níos mó ná sin, go bhfuil siad ollmhór, is é sin trom. Seo bosons veicteoir idirmheánach. Tá a meáchan agus an meáchan mar gheall ar an laige an idirghníomhaíocht. Is Domhantarraingt na malartuithe fórsa chandamach réimse imtharraingthe. Is é seo a mhealladh ar an idirghníomhú leictreamaighnéadacha na gcáithníní, tá sé fós ní leor staidéar déanta, fiú Graviton go turgnamhach nach braitheadh go fóill, agus domhantarraingthe satis nach bhfuil muid go leor ann, agus díreach toisc go bhfuil muid chun cur síos air féidir fós.

cúigiú bhfeidhm

Mheasamar ceithre chineál idirghníomhaíochtaí bunúsacha: láidir bullish, lag, leictreamaighnéadach, imtharraingteach. Is gníomh de malartú cáithníní, agus aon smaoineamh siméadrachta féidir nach bhfuil, mar níl aon idirghníomhaíocht nach bhfuil a bhaineann leis - Idirghníomhaíocht. Cinneann sé líon na gcáithníní agus dá mais. Leis an siméadrachta cruinn de mhais i gcónaí nialas. Mar sin, nach bhfuil an photon agus mais gluon, is ionann agus nialas, an Graviton - freisin. Má tá siméadracht briste, scoirfidh an mhais a bheith nialas. Dá bhrí sin, tá na bíosún veicteoir idirmheánach maise, toisc go bhfuil an siméadracht briste. Na ceithre idirghníomhaíochtaí bunúsacha Mhínigh gach rud a fheicimid agus a bhraitheann. Na fórsaí eile a rá go bhfuil a n-cúplála leictreamaighnéadach tánaisteach. Mar sin féin, i 2012 bhí ina cinn san eolaíocht agus fuarthas amach cáithnín eile, aon uair amháin a bhain cáil amach. Tá réabhlóid san eolaíocht d'eagraigh an oscailt an Bósóin Higgs, a, mar a d'éirigh sé amach, feidhmíonn sé freisin mar iompróir de na hidirghníomhaíochtaí idir chuarc agus leaptóin.

Sin é an fáth a deir na heolaithe-fisiceoirí anois go raibh fórsa cúigiú, an t-idirghabhálaí ar a iompaigh amach a bheith ar an Bósóin Higgs. Tá Siméadracht briste anseo: ón Bósóin Higgs bhfuil mais. Dá bhrí sin an líon na n-idirghníomhaíochtaí (tá an focal san fhisic na gcáithníní nua-aimseartha in ionad an fhocail "bhfeidhm") shroich cúig. B'fhéidir tá muid ag fanacht fionnachtana nua, ós rud é nach bhfuil a fhios againn go díreach má tá fiú seachas na hidirghníomhaíochtaí. Tá sé an-is féidir go mór dúinn tógtha, agus sa lá atá inniu an múnla seo, tá an chuma breá a mhíníonn go léir na feiniméin a breathnaíodh ar fud an domhain, agus nach bhfuil críochnaithe go leor. Agus b'fhéidir, tar éis roinnt ama a bheidh ann idirghníomhaíochtaí nua agus neart nua. An dóchúlacht sórt sin go bhfuil ar a laghad mar gheall ar fhoghlaim muid an-de réir a chéile go bhfuil ar eolas faoi láthair idirghníomhaíochtaí bunúsacha - láidir, lag, leictreamaighnéadach, imtharraingteach. Tar éis an tsaoil, má tá i nádúr na cáithníní forshiméadracha, a phléitear san eolaíocht, ciallaíonn sé an dá haire go bhfuil siméadrachta nua, agus siméadracht i gceist i gcónaí chun cinn cáithníní nua a idirghabháil a dhéanamh idir iad. Dá bhrí sin, cloisimid d'fhórsa bunúsach bhí anaithnid, mar aon uair amháin a bhí ionadh a fhoghlaim go bhfuil, mar shampla, leictreamaighnéadach, idirghníomhaíocht lag. Eolas maidir lenár nádúr féin an-neamhiomlán.

siad idirnasctha

Is é an rud is suimiúla go gcaithfear aon idirghníomhaíocht nua mar thoradh gá go feiniméan hiomlán anaithnid. Mar shampla, mura mbeadh foghlamtha againn mar gheall ar an idirghníomhú lag, ba mhaith linn a riamh a fuair sé amach an tubaiste, agus más rud é nach raibh sé in eolas atá againn ar lobhadh, ní bheadh aon staidéar a dhéanamh ar imoibriú núicléach a bheith dodhéanta. Agus más rud é nach raibh muid ar an eolas faoi imoibrithe núicléacha nach mbeadh, a thuiscint conas a scairteann an ghrian ar orainn. Tar éis an tsaoil, más rud é nach raibh sé Shine, agus ní bheadh saol ar an Domhan a bhunú. Mar sin, go léiríonn an láthair an idirghníomhaíocht go bhfuil sé thar a bheith tábhachtach. Mura ndéanfaidh an idirghníomhaíocht láidir ann, agus ní bheadh núicléis adamhacha a bheith cobhsaí. Mar gheall ar an idirghníomhú leictreamaighnéadacha Faigheann an Domhan fuinneamh ón ngrian, agus na gathanna solais ag teacht uaidh, te an phláinéid. Agus tá na idirghníomhaíochtaí ar eolas riachtanach. Anseo Higgs, mar shampla. Soláthraíonn Higgs Bósóin mais cáithníní trí idirghníomhú leis an réimse, tá muid gan nach mbeadh sé a tháinig slán. Agus conas, gan an idirghníomhaíocht imtharraingteach chun fanacht ar dhromchla an phláinéid? Bheadh sé dodhéanta ní amháin do dúinn, ach rud ar bith ar chor ar bith.

Cinnte fiú iad siúd nach bhfuil a fhios againn go fóill go bhfuil gach ceann de na hidirghníomhaíochtaí,, ní mór do gach rud go bhfuil a fhios daonnachta, tuigeann agus is breá ann. Cad is féidir linn a fhios? Tá, go leor. Mar shampla, tá a fhios againn go bhfuil an phrótóin cobhsaí sa núicléas. An-, an-tábhachtach dúinn, seo a cobhsaíocht, ar shlí eile ar an mbealach céanna ní bheadh aon saol. Mar sin féin, le fios turgnaimh go bhfuil an saol prótón - luach ama teoranta. Long, ar ndóigh, 10 ³⁴ mbliana. Ach ciallaíonn sé go luath nó mall titim as a chéile, agus an prótón, agus beidh sé seo a cheangal ar roinnt fórsa nua, go bhfuil idirghníomhaíocht nua. I gcoinne ann prótóin meath cheana teoiric a glacadh le nua, céim i bhfad níos airde de siméadrachta, mar sin, d'fhéadfadh idirghníomhú nua ann ar a bhfuil níl a fhios againn rud ar bith.

aontú Grand

Is é an aontacht an nádúir an prionsabal amháin de thógáil na idirghníomhaíochtaí bunúsacha. thagann chun cinn go leor ceisteanna maidir le líon na n acu agus míneoidh sé na cúiseanna atá leis an chainníocht áirithe. Leaganacha tógtha anseo mór go leor, agus tá siad an-difriúil sna conclúidí. Mínigh an láthair díreach den sórt sin roinnt idirghníomhaíochtaí bunúsacha i ngach bealaí is féidir, ach tá siad ar phrionsabal amháin fianaise a thógáil. I gcónaí na cineálacha is éagsúla na n-idirghníomhaíochtaí, tá taighdeoirí ag iarraidh a chumasadh isteach i gceann. Dá bhrí sin, teoiricí agus teoiricí sin a glaodh Grand Aontuithe. Amhail is dá mba na brainsí crann domhanda: iolrachas na brainsí, agus an trunk i gcónaí mar an gcéanna.

Sin toisc go bhfuil na teoiricí go léir a aontú smaoineamh. An fhréamh gach idirghníomhaíocht a dtugtar de amháin bheathú trunk, atá mar gheall ar an caillteanas siméadrachta thosaigh brainse amach agus déanta idirghníomhaíochtaí bunúsacha éagsúla, ar féidir linn breathnú go turgnamhach. Níorbh fhéidir an hipitéis a dheimhniú go fóill, mar a éilíonn sé fisice fuinnimh an-ard, turgnaimh inaccessible lá atá inniu ann. Tá sé an-is féidir, agus tá sé seo an rogha go bhfuil riamh nach táimid ag i seilbh na bhfuinneamh. Ach thart ar an constaic is féidir go leor.

óna chéile

Tá Cruinne, an luasaire nádúrtha, agus go léir na próisis a tharlaíonn ann, go mbeadh sé indéanta a sheiceáil fiú na hipitéisí is daring faoi fréamhacha comónta de gach idirghníomhaíocht ar eolas. Is tasc suimiúil eile a thuiscint na hidirghníomhaíochtaí sa nádúr b'fhéidir fiú níos casta. Is gá a thuiscint conas a bhaineann domhantarraingthe leis na fórsaí eile an nádúir. Tá sé seo Seasann idirghníomhú bunúsach mar atá sé ar leithligh, in ainneoin go bhfuil de réir phrionsabal an tógáil an teoiric atá cosúil leis na cinn eile.

Einstein staidéar ar an teoiric an meáchanlár, ag iarraidh a nascadh le leictreamaighnéadas. In ainneoin an réaltacht seeming chun an fhadhb seo a réiteach, ansin an teoiric nach bhfuil fós a tharla. Anois a fhios ag an cine daonna le beagán níos, ar a laghad, tá a fhios againn mar gheall ar na hidirghníomhaíochtaí láidre agus lag. Agus má anois an tógáil iomlán ar an teoiric aontaithe, beidh sé difear cinnte arís ar an easpa eolais. Go dtí theip domhantarraingthe a chur ar aon chéim leis na hidirghníomhaíochtaí eile, ós rud é go léir a cloí leis na dlíthe dheachtú ag fisice satis agus dhomhantarraingt - uimh. Dar leis an teoiric chandamach, tá gach cáithníní an Quanta de réimse áirithe. Ach nach bhfuil domhantarraingthe chandamach ann, ar a laghad, ní go fóill. Mar sin féin, athrá ar an líon na n-idirghníomhaíochtaí amach cheana féin os ard faoi ní cad is féidir a bheith ar aon scéim amháin.

réimse leictrigh

Ar ais i 1860, an naoú mór fisiceoir haois James Clerk Maxwell éirigh leis a chruthú teoiric a mhíniú ar an ionduchtú leictreamaighnéadach. Nuair a bheidh athrú ar an réimse maighnéadach i pointe áirithe i spás réimse leictreach. Má tá réimse seo le fáil conductor dúnta, sreabhadh an sruth ionduchtaithe sa réimse leictrigh. A teoiric na réimsí leictreamaighnéadacha Maxwell gcruthóidh próiseas droim ar ais dócha: más rud é athrú am a bheidh an réimse leictrigh i pointe áirithe i spás a bheith ag teastáil réimse maighnéadach. Mar sin, is féidir aon athrú a chur faoi deara réimse éagsúla leictreach, agus is féidir a fháil athrú ar an réimse maighnéadach alternating leictrigh san am réimse maighnéadach. Tá na hathróga, a ghiniúint chéile réimsí eile a d'eagraigh an réimse aontaithe - leictreamaighnéadacha.

Is é an toradh is tábhachtaí a leanann ó foirmlí teoiric Maxwell - tuar go bhfuil tonnta leictreamaighnéadacha, i.e. iomadaithe réimse leictreamaighnéadacha in am agus spás. An fhoinse an réimse leictreamaighnéadacha ag bogadh le muirir luasghéarú leictreacha. Murab ionann agus fuaimiúla féidir (elastic) tonnta leictreamaighnéadacha propagate in aon ábhar, fiú amháin i vacuo. trasnaíocht leictreamaighnéadach i vacuo propagates le luas an tsolais (c = 299 792 ciliméadar in aghaidh an dara). Is féidir leis an tonnfhad a bheith difriúil. tonnta leictreamaighnéadacha ó deich míle méadar go 0005 méadar - tá sé seo radathonnta a úsáidtear chun faisnéis a tharchur chuig dúinn, is é sin an comhartha ar feadh achar áirithe gan aon sreanga. radathonnta Cruthaithe ag reathaTá minicíocht ard a shníonn sa antenna.

Cad iad na dtonnta

Má raonta fad an radaíocht leictreamaighnéadach ó 0.005 micriméadair go 1 méadar, i.e. iad sin nach bhfuil sa raon idir tonnta solais agus raidió infheicthe - Is radaíocht infridhearg. A scaoileann gach comhlacht téite: cadhnraí, soirn, lampaí gealbhruthach. feistí speisialta thiontú radaíocht infridhearg i solas infheicthe, chun íomhánna de rudaí go n-astaíonn sé, fiú amháin sa dorchadas iomlán a fháil. astaíonn solas infheicthe tonnfhad de 770-380 nanaiméadar - casadh an dath ó dearg go corcra. Tá an chuid sin den speictream do shaol an duine thar a bheith tábhachtach, mar gheall ar cuid mhór den eolas faoin domhan a fhaighimid trí fhís.

Má tá an radaíocht leictreamaighnéadach tonnfhad níos lú ná an dath corcra Is solas ultraivialait a mharaíonn baictéir. Níl X-ghathanna feiceáil ar an tsúil. ionsú siad ar éigean sraitheanna solas infheicthe teimhneach d'ábhar. X-ghathaithe galair orgáin inmheánacha daoine agus ainmhithe a diagnóisíodh. Má tá an radaíocht leictreamaighnéadach a ghintear trí imoibriú cáithníní tosaigh agus astaíonn núicléis bís a fhaightear trí radaíocht gáma. Is é seo an réimse is leathan sa speictream leictreamaighnéadach toisc nach bhfuil sé teoranta dóibh fuinnimh arda. Is féidir le radaíocht Gáma bheith bog agus crua: aistrithe fuinnimh taobh istigh de núicléis adamhach - bog, agus in imoibrithe núicléacha - docht. Tá na roic tarraingt síos go héasca móilíní agus gnéithe bitheolaíochta. sonas mór go san atmaisféar na gáma-ghathanna nach féidir a fháil tríd. Is féidir le Breathnaigh gáma-ghathanna ó spás a bheith. Ag bhfuinneamh an-ard propagates an idirghníomhaíocht leictreamaighnéadacha ag luas in aice leis an solas: gáma adaimh Quanta crush núicléas, briseadh síos iad i cáithníní, scaipeadh i dtreonna difriúla. Nuair coscánaithe, scaoileann siad solas, le feiceáil i teileascóip speisialta.

Ón am atá caite - an todhchaí

tonnta leictreamaighnéadacha, mar a dúirt, atá tuartha ag Maxwell. Rinne sé staidéar cúramach agus iarracht chun a chreidiúint sa mhatamaitic pictiúir beagán naive Faraday, ar a raibh léirítear na feiniméin maighnéadacha agus leictreacha. Bhí sé Maxwell aimsigh easpa siméadrachta. Agus go raibh sé in ann a chruthú roinnt cothromóidí a ghineann na réimsí leictreacha alternating vice maighnéadacha agus vice. Mar thoradh air seo air chun a chreidiúint go bhfuil réimsí den sórt sin agus Dícheangail as na seoltóirí ar athraíodh a ionad trí fholús le roinnt luas ollmhór. Agus figured sé é. Bhí Luas gar do trohstam mílte ciliméadar in aghaidh an tsoicind.

Sin teoiric idirghníomhaíocht agus turgnamh. Is sampla an oscailt trínar d'fhoghlaim muid faoi go bhfuil tonnta leictreamaighnéadacha. I tháinig sé le chéile le cabhair ó na fisice coincheapa go hiomlán ilchineálach - maighnéadas agus leictreachais, mar go bhfuil sé ina feiniméan fisiciúil an t-ordú céanna, tá ach thaobh éagsúla de é i gcúrsaí cumarsáide. Teoiricí eagraithe taobh thiar dá chéile, agus iad ar fad ar a bhaineann go dlúth lena chéile: an teoiric na idirghníomhaíocht electroweak, mar shampla, i gcás an seasamh céanna cur síos ag an fórsa lag núicléach agus leictreamaighnéadacha, etc chéile sé seo chromodynamics chandamach, ag clúdach na hidirghníomhaíochtaí láidir agus electroweak (anseo, cruinneas cé go níos ísle ach leanann an oibríocht). Dian staidéar réimsí fisicithe nós domhantarraingthe chandamach agus teoiric teaghrán.

torthaí

Tharlaíonn sé go raibh an spás timpeall orainn permeated hiomlán le radaíocht leictreamaighnéadach: na réaltaí agus an ghrian, an ghealach agus comhlachtaí celestial eile, is é an Domhan féin, agus gach fón i lámha an fear, agus stáisiúin antenna - astaíonn sé seo go léir tonnta leictreamaighnéadacha na n-ainmneacha difriúla . Ag brath ar an minicíocht na ascaluithe, a radiates an réad difriúil infridhearg, raidió, solas infheicthe, ghathanna bith-réimse, X-ghathanna agus a leithéidí.

Nuair réimse leictreamaighnéadacha a dháileadh, bíonn sé ina tonn leictreamaighnéadach. Tá sé ach is foinse inexhaustible fuinnimh, Vibrate na muirir leictreachais na móilíní agus adaimh. Agus má oscillates an muirear, tá uaithi luathaithe, agus dá bhrí sin astaíonn tonnta leictreamaighnéadacha. Má na n-athruithe réimse maighnéadach, is é an réimse gríosadh vortex leictreach a, excites a seal, an réimse vortex maighnéadach. Téann an próiseas trí spás, glacadh pointe amháin i ndiaidh a chéile.