Ця стаття містить перелік джерел, але походження окремих тверджень у ній залишається незрозумілим через практично повну відсутність виносок. |
Фундамента́льні взаємоді́ї або Фундаментальні сили — різні типи взаємодії, що не зводяться одна до одної, елементарних частинок і складених з них тіл.
| Фундаментальні взаємодії | |
| Досліджується в | фізика  |
|---|---|
 | |
 Фундаментальні взаємодії у Вікісховищі | |
Загальна характеристика
На сьогодні достовірно відоме існування чотирьох фундаментальних взаємодій: гравітаційної, електромагнітної, сильної і слабкої взаємодій. Ведуться пошуки інших типів взаємодій, як в явищах мікросвіту, так і на космічних масштабах, проте поки існування якого-небудь іншого типу взаємодії не знайдено.
У фізиці причиною зміни руху тіл є сила (див. другий закон Ньютона). Досліджуючи навколишній світ, можна помітити чимало найрізноманітніших сил: сила тяжіння, сила натягу нитки, сила стиснення пружини, сила, що виникає під час зіткнення тіл, сила тертя, сила опору повітря, сила вибуху і т. д. Проте як тільки була з'ясована атомарна структура речовини, стало зрозуміло, що вся різноманітність цих сил є результатом взаємодії атомів один з одним. Оскільки атоми взаємодіють переважно через електростатичну взаємодію електронних оболонок, то, як виявилося, всі ці сили — лише різні прояви електромагнітної взаємодії. Єдиний виняток — сила тяжіння, причиною якої є гравітаційна взаємодія між двома тілами, що мають масу.
Фундаментальні взаємодії з'явилися завдяки спонтанному порушенню симетрії в перші моменти існування Всесвіту. Сучасні космологічні теорії розглядають еволюцію Всесвіту, починаючи з так званого планківського моменту, 5,4×10−44с. Після цього єдине поле, що посідало найбільшу симетрію, розпалось, і від нього відділилась гравітація.
Інтервал 10−43÷10−36с відповідає епосі Великого об'єднання трьох інших взаємодій — сильної, слабкої й електромагнітної. Після цього відокремлюється сильна, а в момент 10−10 с розділяються електромагнітна і слабка взаємодії (тобто, руйнується електрослабка симетрія).
Історія вивчення
До початку XX століття з'ясувалося, що всі відомі до того моменту сили зводяться до двох фундаментальних взаємодій: електромагнітної та гравітаційної.
У 1930-ті роки з'ясувалося, що атоми містять всередині себе ядра, які своєю чергою складаються з нуклонів (протонів та нейтронів). Ясно, що ні електромагнітні, ні гравітаційні взаємодії не можуть пояснити, що утримує нуклони в ядрі. Було постульовано існування нової фундаментальної взаємодії: сильної взаємодії. Проте надалі виявилося, що і вона здатна пояснити не всі явища в мікросвіті, зокрема, не було зрозуміло, що примушує розпадатися вільний нейтрон. Так було постульовано існування слабкої взаємодії, і як виявилося, цього достатньо для опису всіх взаємодій, що дотепер спостерігалися в мікросвіті.
Створення єдиної теорії фундаментальних взаємодій
Першою з теорій взаємодій стала теорія електромагнетизму, створена Максвеллом у 1863 році. Потім у 1915 році Ейнштейн сформулював загальну теорію відносності, що описує гравітаційне поле. З'явилася ідея побудови єдиної теорії фундаментальних взаємодій (яких на той момент було відомо тільки дві), подібно до того, як Максвеллу вдалося створити загальний опис електричних і магнітних явищ. Така єдина теорія об'єднала б гравітацію й електромагнетизм як часткові прояви деякої єдиної взаємодії.
Протягом першої половини XX століття ряд фізиків зробили численні спроби створення такої теорії, проте жодної повністю задовільної моделі висунуто не було. Це, зокрема, пов'язано з тим, що загальна теорія відносності й теорія електромагнетизму різні по своїй суті. Тяжіння описується викривленням простору-часу, і в цьому значенні гравітаційне поле нематеріальне, тоді як електромагнітне поле є матерією.
У другій половині XX сторіччя задача побудови єдиної теорії ускладнилася необхідністю внесення в неї слабкої і сильної взаємодій, а також теорії квантування.
У 1967 році Саламом і Вайнбергом була створена теорія електрослабкої взаємодії, що об'єднала електромагнетизм і слабкі взаємодії. Пізніше в 1973 році була запропонована теорія сильної взаємодії (квантова хромодинаміка). На їхній основі була побудована Стандартна модель елементарних частинок, що описує електромагнітну, слабку і сильну взаємодії.
Експериментальна перевірка Стандартної моделі полягає у виявленні передбачених нею частинок та їхніх властивостей. Зараз відкриті всі елементарні частинки Стандартної моделі.
Таким чином, в наш час[коли?] фундаментальні взаємодії описуються двома загальноприйнятими теоріями: загальною теорією відносності і Стандартною моделлю. Їхнього об'єднання поки досягти не вдалося через труднощі створення квантової теорії гравітації. Для подальшого об'єднання фундаментальних взаємодій використовуються різні підходи: теорії струн, петльова квантова гравітація, теорії бран, а також перспективна М-теорія.
Див. також
- П'ята сила
Примітки
- Чувашева, Е.С. Сложность и симметрия (PDF) (рос.).
Література
- Кучерук І. М., Горбачук І. Т., Луцик П. П. Загальний курс фізики : навч. посібник у 3-х т. — Київ : Техніка, 2006.
- Davies, Paul (1986), The Forces of Nature, Cambridge Univ. Press 2nd ed.
- Feynman, Richard (1967), , MIT Press, ISBN 0-262-56003-8
- Schumm, Bruce A. (2004), Deep Down Things, Johns Hopkins University Press While all interactions are discussed, discussion is especially thorough on the weak.
- Weinberg, Steven (1993), , Basic Books, ISBN 0-465-02437-8
- Weinberg, Steven (1994), Dreams of a Final Theory, Basic Books, ISBN 0-679-74408-8
| Фундаментальні взаємодії | |
| Гравітація | Електромагнітна взаємодія | Слабка взаємодія | Сильна взаємодія | |
Вікіпедія, Українська, Україна, книга, книги, бібліотека, стаття, читати, завантажити, безкоштовно, безкоштовно завантажити, mp3, відео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, малюнок, музика, пісня, фільм, книга, гра, ігри, мобільний, телефон, android, ios, apple, мобільний телефон, samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Інтернет
Cya stattya mistit perelik dzherel ale pohodzhennya okremih tverdzhen u nij zalishayetsya nezrozumilim cherez praktichno povnu vidsutnist vinosok Bud laska dopomozhit polipshiti cyu stattyu dodajte vinoski z posilannyami na vidpovidni dzherela do tekstu statti Fundamenta lni vzayemodi yi abo Fundamentalni sili rizni tipi vzayemodiyi sho ne zvodyatsya odna do odnoyi elementarnih chastinok i skladenih z nih til Fundamentalni vzayemodiyiDoslidzhuyetsya vfizika Fundamentalni vzayemodiyi u Vikishovishi Zagalna harakteristikaNa sogodni dostovirno vidome isnuvannya chotiroh fundamentalnih vzayemodij gravitacijnoyi elektromagnitnoyi silnoyi i slabkoyi vzayemodij Vedutsya poshuki inshih tipiv vzayemodij yak v yavishah mikrosvitu tak i na kosmichnih masshtabah prote poki isnuvannya yakogo nebud inshogo tipu vzayemodiyi ne znajdeno U fizici prichinoyu zmini ruhu til ye sila div drugij zakon Nyutona Doslidzhuyuchi navkolishnij svit mozhna pomititi chimalo najriznomanitnishih sil sila tyazhinnya sila natyagu nitki sila stisnennya pruzhini sila sho vinikaye pid chas zitknennya til sila tertya sila oporu povitrya sila vibuhu i t d Prote yak tilki bula z yasovana atomarna struktura rechovini stalo zrozumilo sho vsya riznomanitnist cih sil ye rezultatom vzayemodiyi atomiv odin z odnim Oskilki atomi vzayemodiyut perevazhno cherez elektrostatichnu vzayemodiyu elektronnih obolonok to yak viyavilosya vsi ci sili lishe rizni proyavi elektromagnitnoyi vzayemodiyi Yedinij vinyatok sila tyazhinnya prichinoyu yakoyi ye gravitacijna vzayemodiya mizh dvoma tilami sho mayut masu Fundamentalni vzayemodiyi z yavilisya zavdyaki spontannomu porushennyu simetriyi v pershi momenti isnuvannya Vsesvitu Suchasni kosmologichni teoriyi rozglyadayut evolyuciyu Vsesvitu pochinayuchi z tak zvanogo plankivskogo momentu 5 4 10 44s Pislya cogo yedine pole sho posidalo najbilshu simetriyu rozpalos i vid nogo viddililas gravitaciya Interval 10 43 10 36s vidpovidaye eposi Velikogo ob yednannya troh inshih vzayemodij silnoyi slabkoyi j elektromagnitnoyi Pislya cogo vidokremlyuyetsya silna a v moment 10 10 s rozdilyayutsya elektromagnitna i slabka vzayemodiyi tobto rujnuyetsya elektroslabka simetriya Istoriya vivchennyaDo pochatku XX stolittya z yasuvalosya sho vsi vidomi do togo momentu sili zvodyatsya do dvoh fundamentalnih vzayemodij elektromagnitnoyi ta gravitacijnoyi U 1930 ti roki z yasuvalosya sho atomi mistyat vseredini sebe yadra yaki svoyeyu chergoyu skladayutsya z nukloniv protoniv ta nejtroniv Yasno sho ni elektromagnitni ni gravitacijni vzayemodiyi ne mozhut poyasniti sho utrimuye nukloni v yadri Bulo postulovano isnuvannya novoyi fundamentalnoyi vzayemodiyi silnoyi vzayemodiyi Prote nadali viyavilosya sho i vona zdatna poyasniti ne vsi yavisha v mikrosviti zokrema ne bulo zrozumilo sho primushuye rozpadatisya vilnij nejtron Tak bulo postulovano isnuvannya slabkoyi vzayemodiyi i yak viyavilosya cogo dostatno dlya opisu vsih vzayemodij sho doteper sposterigalisya v mikrosviti Stvorennya yedinoyi teoriyi fundamentalnih vzayemodij Pershoyu z teorij vzayemodij stala teoriya elektromagnetizmu stvorena Maksvellom u 1863 roci Potim u 1915 roci Ejnshtejn sformulyuvav zagalnu teoriyu vidnosnosti sho opisuye gravitacijne pole Z yavilasya ideya pobudovi yedinoyi teoriyi fundamentalnih vzayemodij yakih na toj moment bulo vidomo tilki dvi podibno do togo yak Maksvellu vdalosya stvoriti zagalnij opis elektrichnih i magnitnih yavish Taka yedina teoriya ob yednala b gravitaciyu j elektromagnetizm yak chastkovi proyavi deyakoyi yedinoyi vzayemodiyi Protyagom pershoyi polovini XX stolittya ryad fizikiv zrobili chislenni sprobi stvorennya takoyi teoriyi prote zhodnoyi povnistyu zadovilnoyi modeli visunuto ne bulo Ce zokrema pov yazano z tim sho zagalna teoriya vidnosnosti j teoriya elektromagnetizmu rizni po svoyij suti Tyazhinnya opisuyetsya vikrivlennyam prostoru chasu i v comu znachenni gravitacijne pole nematerialne todi yak elektromagnitne pole ye materiyeyu U drugij polovini XX storichchya zadacha pobudovi yedinoyi teoriyi uskladnilasya neobhidnistyu vnesennya v neyi slabkoyi i silnoyi vzayemodij a takozh teoriyi kvantuvannya U 1967 roci Salamom i Vajnbergom bula stvorena teoriya elektroslabkoyi vzayemodiyi sho ob yednala elektromagnetizm i slabki vzayemodiyi Piznishe v 1973 roci bula zaproponovana teoriya silnoyi vzayemodiyi kvantova hromodinamika Na yihnij osnovi bula pobudovana Standartna model elementarnih chastinok sho opisuye elektromagnitnu slabku i silnu vzayemodiyi Eksperimentalna perevirka Standartnoyi modeli polyagaye u viyavlenni peredbachenih neyu chastinok ta yihnih vlastivostej Zaraz vidkriti vsi elementarni chastinki Standartnoyi modeli Takim chinom v nash chas koli fundamentalni vzayemodiyi opisuyutsya dvoma zagalnoprijnyatimi teoriyami zagalnoyu teoriyeyu vidnosnosti i Standartnoyu modellyu Yihnogo ob yednannya poki dosyagti ne vdalosya cherez trudnoshi stvorennya kvantovoyi teoriyi gravitaciyi Dlya podalshogo ob yednannya fundamentalnih vzayemodij vikoristovuyutsya rizni pidhodi teoriyi strun petlova kvantova gravitaciya teoriyi bran a takozh perspektivna M teoriya Div takozhP yata silaPrimitkiChuvasheva E S Slozhnost i simmetriya PDF ros LiteraturaKucheruk I M Gorbachuk I T Lucik P P Zagalnij kurs fiziki navch posibnik u 3 h t Kiyiv Tehnika 2006 Davies Paul 1986 The Forces of Nature Cambridge Univ Press 2nd ed Feynman Richard 1967 MIT Press ISBN 0 262 56003 8 Schumm Bruce A 2004 Deep Down Things Johns Hopkins University Press While all interactions are discussed discussion is especially thorough on the weak Weinberg Steven 1993 Basic Books ISBN 0 465 02437 8 Weinberg Steven 1994 Dreams of a Final Theory Basic Books ISBN 0 679 74408 8 Fundamentalni vzayemodiyiGravitaciya Elektromagnitna vzayemodiya Slabka vzayemodiya Silna vzayemodiya
