| - Гравитационное взаимодействие присуще всем без исключения частицам, однако из-за
малости масс элементарных частиц силы гравитационного взаимодействия между ними
пренебрежимо малы и в процессах микромира их роль несущественна.
Гравитационное взаимодействие – самое слабое, не учитываемое в теории элементарных
частиц, поскольку на характерных для них расстояниях порядка 10
-13
см оно дает чрезвычайно
малые эффекты. Однако на ультрамалых расстояниях (порядка 10
-33
см) и при ультрабольших
энергиях гравитация вновь приобретает существенное значение. Здесь начинают проявляться
необычные свойства физического вакуума. Сверхтяжелые виртуальные частицы создают вокруг
себя заметное гравитационное поле, которое начинает искажать геометрию пространства.
Гравитационные силы играют решающую роль при взаимодействии космических объектов
(звезды, планеты и т. п.) с их огромными массами.
Сильное взаимодействие примерно в 100 раз по интенсивности превосходит
электромагнитное и в 10
14
раз — слабое. Чем сильнее взаимодействие, тем с большей
интенсивностью протекают процессы. Так, время жизни частиц, называемых резонансами,
распад которых описывается сильным взаимодействием, составляет примерно 10
-23
с; время
жизни π°-мезона, за распад которого ответственно электромагнитное взаимодействие,
составляет 10
-16
с; для распадов, за которые ответственно слабое взаимодействие, характерны
времена жизни 10
-10
—10
-8
с. Как сильное, так и слабое взаимодействия — короткодействующие.
Радиус действия сильного взаимодействия составляет примерно 10
-15
м, слабого — не
превышает 10
-18
м. Радиус действия электромагнитного и гравитационного взаимодействий
практически не ограничен.
От силы взаимодействия зависит время, в течение которого совершается превращение
элементарных частиц. Ядерные реакции, связанные с сильными взаимодействиями, происходят
в течение 10
-24
-10
-23
с. Это приблизительно тот кратчайший интервал времени, за который
частица, ускоренная до высоких энергий, до скорости, близкой к скорости света, проходит
через элементарную частицу размером порядка 10
-13
см. Изменения, обусловленные
385
электромагнитными взаимодействиями, осуществляются в течение 10
-16
-10
-19
с, а слабыми
(например, распад элементарных частиц) – в основном за 10
-10
с. По времени различных
превращений можно судить о силе связанных с ними взаимодействий.
Без сильных взаимодействий не существовали бы атомные ядра, а звезды и Солнце не
могли бы генерировать за счет ядерной энергии теплоту и свет. Без электромагнитных
взаимодействий не было бы ни атомов, ни молекул, ни макроскопических объектов, а также
тепла и света. Без слабых взаимодействий не были бы возможны ядерные реакции в недрах
Солнца и звезд, не происходили бы вспышки сверхновых звезд и необходимые для жизни
тяжелые элементы не могли бы распространиться во Вселенной. Без гравитационного
взаимодействия не только не было бы галактик, звезд, планет, но и вся Вселенная не могла бы
эволюционировать, поскольку гравитация является объединяющим фактором, обеспечивающим
единство Вселенной как целого и еѐ эволюцию.
Современная физика пришла к выводу, что все четыре фундаментальных взаимодействия,
необходимые для создания из элементарных частиц сложного и разнообразного материального
мира, можно получить из одного фундаментального взаимодействия – суперсилы. Наиболее
ярким достижением стало доказательство того, что при очень высоких температурах (или
энергиях) все четыре взаимодействия объединяются в одно. При энергии в 100 ГэВ (100 млрд.
электрон-вольт) объединяются электромагнитное и слабое взаимодействия. Такая температура
соответствует температуре Вселенной через 10
-10
с после Большого взрыва. При энергии
10
15
ГэВ к ним присоединяется сильное взаимодействие, а при энергии 10
19
ГэВ происходит
объединение всех четырех взаимодействий. Это предположение носит теоретический характер,
поскольку экспериментальным путем его проверить невозможно. Косвенно эти идеи
подтверждаются астрофизическими данными, которые можно рассматривать как
экспериментальный материал, накопленный Вселенной.
В таблице 17.4 приводятся основные свойства фундаментальных взаимодействий.
Достарыңызбен бөлісу: | 
