Cząstki interakcji elektromagnetyczne

Ten artykuł będzie spojrzeć na to, co nazywa się siłami natury – fundamentalne oddziaływania elektromagnetyczne i zasady, na których jest zbudowany. Nie będzie również powiedział o możliwości istnienia nowego podejścia do badań nad tym tematem. W szkole w klasach fizyki, studenci mają do czynienia z wyjaśnieniem pojęcia „życie”. Uczą się, że moc może być bardzo zróżnicowana – siła tarcia, siła grawitacji, sprężystości i wytrzymałości z wielu podobnych. Nie wszystkie z nich mogą być nazywane podstawowym, jak to często zjawisko wtórne siły (siła tarcia, na przykład z interakcją cząsteczki). Oddziaływanie elektromagnetyczne mogą być wtórne – w konsekwencji. Molekularna daje przykład Van der Waalsa. Również daje wiele przykładów i fizyki cząstek elementarnych.

W przyrodzie

Chciałbym dostać się do istoty procesów zachodzących w przyrodzie, gdyż pozwala nam pracować oddziaływanie elektromagnetyczne. Co dokładnie jest podstawową siłą, która określa wszystkie swoje siły zbudowany wtórne? Każdy wie, że oddziaływanie elektromagnetyczne, lub, jak to nazywa, moc elektryczna jest fundamentalna. Dowodem na to jest prawem Coulomba, który ma swój własny uogólnienie wynikającej z równań Maxwella. Najnowsze opisywać wszystkich naturalnie występujących sił magnetycznych i elektrycznych. Dlatego zostanie udowodnione, że oddziaływanie pól elektromagnetycznych – podstawowych sił natury. Poniższy przykład – siła grawitacji. Nawet uczniowie wiedzą o prawie powszechnego ciążenia Isaaka Nyutona, który niedawno dostał właściwego uogólnienie równań Einsteina, a według jego teorii grawitacji, siła oddziaływania elektromagnetycznego jest fundamentalna w naturze też.

Dawno, dawno temu wierzono, że istnieją tylko te dwie podstawowe siły, ale nauka przyszedł do przodu, stopniowo udowadniając, że tak nie jest. Na przykład, z odkrycia jądra atomowego musieliśmy wprowadzić pojęcie energii jądrowej, czyli jak zrozumieć zasadę zatrzymywania cząstek wewnątrz jądra, dlaczego nie odlecieć we wszystkich kierunkach. Zrozumienie, w jaki sposób oddziaływanie elektromagnetyczne w naturze, pomogła mierzyć siły jądrowe, aby badać i opisywać. Następnie jednak, naukowcy doszli do wniosku, że siły jądrowe są wtórne i w wielu przejawach, takich jak Van der Waalsa życie. W rzeczywistości, tylko naprawdę podstawowe siły, które zapewniają kwarki oddziałują ze sobą. Następnie – efekt wtórny – jest interakcja pomiędzy polami elektromagnetycznymi protonów i neutronów w jądrze. Najbardziej podstawowym jest interakcja kwarkach, gluony są wymieniane. W ten sposób zostało odkryte w przyrodzie jest naprawdę trzecia siła fundamentalna.

Kontynuacja opowieści

Rozpad cząstek elementarnych, ciężki – z zapalniczki, a ich rozpad opisuje nowe siły wzajemnego oddziaływania elektromagnetycznego, który jest dobrze nazwie – moc słabego oddziaływania. Dlaczego biedny? Ponieważ zakłócenia elektromagnetyczne w naturze jest o wiele silniejsza. I znowu okazało się, że teoria oddziaływań słabych, tak wdzięcznie rozpoczął w obrazie świata i oryginalnie doskonale opisuje rozpad cząstek elementarnych, nie odzwierciedlają te same postulaty, jeśli energia wzrasta. Dlatego stara teoria została przeprojektowana do drugiego – teoria oddziaływań słabych, tym razem okazała się być uniwersalne. Chociaż został zbudowany był na takich samych zasadach jak reszta teorii opisującej oddziaływania elektromagnetyczne cząstek. W dzisiejszych czasach istnieją cztery badane i sprawdzone podstawowe interakcje, a piąty – na drodze, nim przyjdzie. Wszystkie cztery – grawitacyjne, silne, słabe elektromagnetyczny – są oparte na jednej zasady: siła wytwarzana między cząstkami jest wynikiem podziału zaimplementowano nośnikiem, lub w inny sposób – pośredniczą interakcje.

Jaki rodzaj asystenta? Ten fotonów – bez masy cząstek, niemniej jednak skutecznie tworzy zakłóceń elektromagnetycznych ze względu na wymianę kwant fal elektromagnetycznych lub światła wysokości. Oddziaływanie elektromagnetyczne jest przeprowadzane przez fotony w zakresie naładowanych cząstek, które łączą się z pewną siłą, jako czas, w prawo i traktuje Coulomb'owskiego. Jest jedna cząstka bezmasowe – gluonową, ma osiem odmian, pomaga komunikować kwarki. To oddziaływanie elektromagnetyczne blisko doładowywania i mówi się, że jest silna. Tak i słabe oddziaływanie nie jest bez pośrednictwa, z którymi stal cząstki o masie co więcej, są one masywne, który jest ciężki. Taki związek pośredni Bozony wektor. Ich waga i waga jest wynikiem słabości interakcji. Grawitacja kwantowa grawitacja wymiany siła. Jest to atrakcja oddziaływania elektromagnetycznego cząstek, to nadal nie jest wystarczająco badane, nawet graviton eksperymentalnie jeszcze nie wykryte, a grawitacja kwantowa nie są dość tam, i właśnie dlatego musimy go jeszcze nie da się opisać.

piąta siła

Rozważaliśmy cztery rodzaje oddziaływań fundamentalnych: silne, słabe, elektromagnetyczne, grawitacyjne. Interakcje – jest aktem wymiany cząstek o, a nie idea symetrii nie może zrobić, bo nie ma interakcji, który nie jest związany z nim. Określa ona liczbę cząsteczek i ich masy. Dzięki dokładnej symetrii masy jest zawsze zero. Więc foton i masa gluonową nie jest ona równa zero, Grawitonów – też. Jeśli symetria jest złamany, masa przestaje być zero. W ten sposób, pośredni bizony wektora posiadają masę, ponieważ symetria jest uszkodzony. Cztery podstawowe interakcje wyjaśniono wszystko, co możemy zobaczyć i poczuć. Pozostałe siły, że jego sprzęgło elektromagnetyczne ma drugorzędne znaczenie. Jednak w 2012 roku nastąpił przełom w nauce i odkrył kolejną cząstkę, raz rozsławione. Rewolucja w świecie naukowym zorganizowało otwarcie Higgsa, który, jak się okazało, również służy jako nośnik interakcji pomiędzy kwarkami i leptonów.

Dlatego naukowcy-fizycy mówią teraz, że istnieje jedna piąta siła, której pośrednik okazał się bozon Higgsa. Symetria jest uszkodzony tutaj: od bozon Higgsa ma masę. W ten sposób ilość interakcji (słowo nowoczesnej fizyki cząstek otrzymuje słowo „siła”) osiągnęła pięć. Może czekamy na nowe odkrycia, ponieważ nie wiemy dokładnie, czy istnieje jeszcze oprócz tych interakcji. Jest bardzo możliwe, że udało nam się zbudować, a dziś ten model, to doskonale zdają wyjaśnia wszystkie zjawiska obserwowane w świecie, a nie jest całkiem kompletne. A może po pewnym czasie pojawią się nowe interakcje i nowa siła. Prawdopodobieństwo takie jest przynajmniej dlatego, że bardzo powoli dowiedzieliśmy się, że nie są obecnie znane podstawowe interakcje – silne, słabe, elektromagnetyczne, grawitacyjne. Po tym wszystkim, jeśli nie ma w naturze supersymetrycznych cząstek, które zostały omówione w świecie naukowym, oznacza to istnienie nowej symetrii, symetria i zawsze pociąga za sobą powstawanie nowych cząstek, które pośredniczą między nimi. W ten sposób słyszymy uprzednio nieznanej siły fundamentalnej, jak kiedyś był zaskoczony tym, że tam są, na przykład, elektromagnetyczne, słabe oddziaływania. Wiedza o nasz własny charakter bardzo niekompletne.

łączność

Najciekawsze jest to, że każda nowa interakcja musi koniecznie prowadzić do zupełnie nieznanego zjawiska. Na przykład, jeśli nie dowiedział się o słabej interakcji, my nigdy nie odkryli, upadek, a gdyby to nie było w naszej wiedzy o próchnicy, żadne badanie reakcji jądrowej byłaby niemożliwa. A jeśli nie byliśmy świadomi reakcji jądrowych, nie rozumiem, jak słońce świeci nad nami. Po tym wszystkim, gdyby nie świecą, a życie na Ziemi nie byłoby uformowane. Tak że obecność interakcji wskazuje, że jest to niezwykle ważne. Jeśli silna interakcja nie istnieje, a jądra atomowe nie będzie stabilny. Ze względu na oddziaływanie elektromagnetyczne Ziemia odbiera energię ze słońca i promienie świetlne przybywający z nim ogrzać planetę. A wszystkie znane interakcje są niezbędne. Tutaj Higgs, na przykład. Bozon Higgsa zapewnia masę cząstek poprzez oddziaływanie z polem, jesteśmy bez niej nie przetrwałby. I jak, bez oddziaływania grawitacyjnego, aby pozostać na powierzchni planety? Byłoby to niemożliwe, nie tylko dla nas, ale nic w ogóle.

Absolutnie wszystkie interakcje, nawet tych, które jeszcze nie wiedzą, to trzeba do wszystkiego, co ludzkość wie, rozumie i kocha tam. Co możemy wiedzieć? Tak, dużo. Na przykład, wiemy, że proton jest stabilny w jądrze. Bardzo, bardzo ważne dla nas, to jego stabilności, inaczej taki sam sposób nie byłoby życia. Jednak eksperymenty sugerują, że życie protonów – wartość ograniczony czas. Długo, oczywiście, 10 ³⁴ lat. Ale to oznacza, że prędzej czy później rozpadnie, a proton, a to będzie wymagać pewnej nowej siły, że jest to nowa interakcja. Przeciwko rozpad protonu istnieje teoria, która zakłada nową, znacznie wyższy stopień symetrii, zatem nowa interakcja może występować z których nic nie wiem.

Wielki unifikacja

Jedność natury jest tylko zasada budowy wszystkich oddziaływań fundamentalnych. Wiele pytań nasuwa się w stosunku do liczby z nich i wyjaśnić przyczyny tej konkretnej ilości. Wersje zbudowano tu bardzo wiele i są one bardzo różne w wniosków. Wyjaśnić obecność takiej właśnie liczby podstawowych oddziaływań na wszystkie możliwe sposoby, ale są to pojedyncze zasada dowodów budowy. Zawsze najbardziej różne rodzaje oddziaływań, naukowcy starają się scalić w jedną. Dlatego takie teorie i teorie o nazwie Wielki Unified. Jakby gałęzie drzew świat: wiele oddziałów i tułów jest zawsze taka sama.

To dlatego, że tam są te wszystkie teorie jednoczącej idei. Korzeniem wszystkich znanych interakcji z jednego karmienia bagażnik, który jest wynikiem utraty symetrii zaczęła się rozgałęziać się i tworzą różne podstawowe interakcje, które możemy obserwować doświadczalnie. Hipoteza ta nie mogła być jeszcze zweryfikowane, ponieważ wymaga bardzo wysoką energię, eksperymenty fizyki niedostępnych dziś. Jest bardzo możliwe, a to jest opcja, że nigdy nie mamy w posiadaniu tych energii. Ale wokół tej przeszkody jest całkiem możliwe.

osobno

Mamy wszechświata, naturalna akceleratora, a wszystkie procesy zachodzące w nim, pozwalają sprawdzić nawet najbardziej śmiałych hipotez o wspólnych korzeniach wszystkich znanych interakcji. Innym ciekawym zadaniem zrozumienie oddziaływań w przyrodzie jest chyba jeszcze bardziej skomplikowane. Konieczne jest, aby zrozumieć, w jaki sposób odnoszą się grawitacji z innymi siłami natury. To oddziaływania podstawowe stoi za nim oddzielnie, pomimo faktu, iż zgodnie z zasadą budowy tej teorii jest podobny do wszystkich innych.

Einstein badał teorię grawitacji, starając się połączyć go z elektromagnetyzmu. Pomimo pozornej rzeczywistości, aby rozwiązać ten problem, wtedy teoria jeszcze nie stało. Teraz ludzkość wie trochę więcej, przynajmniej wiemy na temat mocnych i słabych oddziaływań. A jeśli teraz pełna budowa teorii zunifikowanej, to z pewnością wpływa znowu brak wiedzy. Dotychczas nie udało się umieścić ciężar na równi z innych oddziaływań, ponieważ wszyscy przestrzegać prawa dyktowane przez fizyki kwantowej i grawitacji – nie. Według kwantowej, wszystkie cząstki są składowymi danej dziedzinie. Ale grawitacja kwantowa nie istnieje, przynajmniej jeszcze nie teraz. Jednak liczba już odkrytych interakcji powtarza głośno o tym, co nie może być dowolny system jednolitej.

pole elektryczne

Już w 1860 roku wielki XIX wieku fizyk James Clerk Maxwell udało się stworzyć teorię wyjaśnić indukcji elektromagnetycznej. Gdy zmiana pola magnetycznego w danym punkcie w przestrzeni pole elektryczne. Jeśli to pole zostanie znaleziony zamknięty przewód, prąd indukcyjny płynie w polu elektrycznym. Jego teoria pola elektromagnetycznego Maxwell dowodzi, że prawdopodobny proces odwrotny: jeśli zmiana w czasie pole elektryczne w pewnym punkcie przestrzeni będzie wymagane pole magnetyczne. Tak więc każda zmiana może spowodować zmiennego pola elektrycznego, można uzyskać zmianę pola magnetycznego elektrycznego zmiennego w czasie pola magnetycznego. Te zmienne, generowanie siebie pól organizowanych przez pole elektromagnetyczne – zunifikowanej.

Najważniejszym wynikiem, co wynika z formuły teorii Maxwella – przewidywanie, że są fale elektromagnetyczne, pola elektromagnetycznego, czyli propagacji w czasie i przestrzeni. Źródło pola elektromagnetycznego ruchu ładunkami przyspieszenie elektrycznych. W przeciwieństwie akustyczny (elastyczne) fale elektromagnetyczne mogą rozchodzić się w dowolny materiał, nawet w próżni. zakłóceń elektromagnetycznych w próżni rozchodzi się z prędkością światła (c = 299 792 kilometrów na sekundę). Długości fali mogą być różne. Fale elektromagnetyczne z dziesięciu tysięcy metrów do 0,005 metrów – to fale radiowe, które są używane do przesyłania informacji do nas, że to sygnał dla pewnej odległości bez żadnych przewodów. Utworzony fale radiowe w prądu wysokiej częstotliwości, która płynie w antenie.

Jakie są fale

Jeśli długość promieniowania elektromagnetycznego w zakresie od 0,005 mikrometra do 1 metra, to znaczy te, które są w zakresie od światła widzialnego i fal radiowych – jest promieniowanie podczerwone. Jego emitują wszystkie ogrzewane ciała: baterie, piece, lampy żarowe. Specjalne urządzenia przekształcają promieniowanie podczerwone w światło widzialne, w celu uzyskania obrazów obiektów, które emitują, nawet w całkowitej ciemności. Emituje światło widzialne o długości fali 770 do 380 nm – kolor zmieni się z czerwonego na purpurowy. Ta część widma jest dla ludzkiego życia ogromne znaczenie, ponieważ znaczna część informacji o świecie możemy otrzymać za pośrednictwem wzroku.

Gdy promieniowanie elektromagnetyczne ma długość fali mniejszą niż fioletowego koloru jest światło ultrafioletowe, która zabija bakterie. Rentgenowskie nie są widoczne dla oka. Prawie nie absorbuje światło widzialne nieprzezroczystych warstw materiału. X-ray rozpoznano chorób narządów wewnętrznych, ludzi i zwierząt. Gdy promieniowanie elektromagnetyczne generowane przez oddziaływanie cząstek elementarnych, a emitowane przez wzbudzone jąder uzyskanych za pomocą promieniowania gamma. Jest to najbardziej szeroki zakres w widmie elektromagnetycznym, ponieważ nie jest on ograniczony do wysokiej energii. promieniowanie gamma może być miękka i twarda: przechodzenie energii wewnątrz jąder atomowych – napojów, w reakcji jądrowej – sztywny. Te promienie łatwo rozbierać cząsteczek i funkcje biologiczne. Wielkie szczęście, że w atmosferze promieniowanie gamma nie może dotrzeć. Obserwować gamma, promienie powierzchni może być. Przy bardzo wysokich energiach oddziaływanie elektromagnetyczne rozchodzi się z prędkością bliską światła: gamma atomami składowymi zgniatanie jądra, dzieląc je na cząstki, rozpraszając się w różnych kierunkach. Podczas hamowania, emitują światło, widoczny w szczególnych teleskopu.

Z przeszłości – przyszłość

fale elektromagnetyczne, jak zostało powiedziane, przewidywane przez Maxwella. On starannie badane i starał się wierzyć w matematyce nieco naiwne zdjęcia Faradaya, w którym zjawiska magnetyczne i elektryczne zostały przedstawione. Było Maxwell odkrył brak symetrii. I że był w stanie udowodnić szereg równań, które zmiennych pól elektrycznych generujących magnetycznego i vice versa. To doprowadziło go do przekonania, że takie pola i odłączyć od przewodów są przenoszone przez próżni z jakimś gigantycznym tempie. I uznał go. Prędkość była bliska trohstam tysięcy kilometrów na sekundę.

To teoria interakcji i eksperyment. Przykładem jest otwór, przez który dowiedzieliśmy się o istnieniu fal elektromagnetycznych. W przyszło razem z pomocą fizyki absolutnie heterogenicznych pojęć – magnetyzmu i elektryczności, ponieważ jest to zjawisko fizyczne tego samego rzędu, po prostu inny jego stronach są połączone. Teorie są umieszczone jedna za drugą, i wszystkie z nich są blisko związane ze sobą: teoria elektrosłabej oddziaływania, na przykład, gdy w tym samym położeniu opisanym przez słabych jądrowego i elektromagnetyczne itp Wszystko to łączy chromodynamika kwantowej, obejmującej mocne i elektrosłabe interakcji (tutaj dokładność natomiast niższy, ale operacja trwa). Intensywnie badane obszary takie jak fizyków grawitacji kwantowej i teorii strun.

odkrycia

Okazuje się, że przestrzeń otaczająca nas całkowicie przeniknięte promieniowania elektromagnetycznego: gwiazdy i słońce, księżyc i innych ciał niebieskich, to sama ziemia, a każdy telefon w rękach człowieka, a stacje antenowe – wszystko to emituje fale elektromagnetyczne o różnych nazwach , W zależności od częstotliwości oscylacji, która promieniuje przedmiotem różnią podczerwień, fale radiowe, światło widzialne, promieniowanie Bio-field, promienie rentgenowskie i tym podobne.

Gdy pole elektromagnetyczne rozmieszczone, staje się fal elektromagnetycznych. Jest to po prostu niewyczerpane źródło energii wibracji w ładunków elektrycznych cząsteczek i atomów. A jeśli ładowanie waha się, jego ruch jest przyspieszony, a więc emituje fale elektromagnetyczne. Jeśli magnetycznych zmian terenowych, pole elektryczne jest wzbudzane przez wir, który z kolei wzbudza pole wir magnetyczny. Proces przechodzi przez przestrzeń, obejmując jeden punkt po drugim.