Alkeisvuorovaikutus

Neljä ala-vuorovaikutukset ovat vastuussa kaikista fysikaaliset ilmiöt havaittu maailmankaikkeudessa , jokainen sävyttivät voima nimeltään perustavanlaatuinen voima . Nuo ovat :

Vuonna klassisen fysiikan , painovoiman lakeja ja sähkömagnetismin pidettiin aksioomat . Kuitenkin Kvanttikenttäteoria , nämä voimat on kuvattu vaihtamalla virtuaalisen bosonit : standardi malli hiukkasfysiikan kuvataan vahvoja ja heikkoja ja sähkömagneettinen vuorovaikutus, mutta Kvanttikenttäteoria ei ole vielä kehitetty. Varten gravitaatio.

Näiden perusvoimien voimat ovat normaalisti hyvin erilaiset (katso alla), mutta hiukkasten kineettisen energian kasvaessa voimat lähestyvät. Neljällä voimalla uskotaan olevan sama teho erittäin korkeilla energioilla, jotka olivat pelissä juuri Ison räjähdyksen jälkeen Planckin aikakaudella .

Vahva vuorovaikutus

Vahva ydinvoima vuorovaikutus on seuraavat ominaisuudet:

se on vastuussa kaikkien hadronien ( baryonien ja mesonien ) koheesiosta , toisin sanoen kaikista kvarkeista koostuvista hiukkasista ; se on epäsuorasti vastuussa atomituumien koheesiosta ;
etäisyys vain 2,5 · 10 −15 m (0,000 000 000 000 0025 m), koska värivaraus ei näytä "alasti" suuremmilla etäisyyksillä (katso Värirekisteröinti );
tehokkain kaikista tunnetuista vuorovaikutuksista;
kuljettavat gluonit .

Sähkömagneettinen vuorovaikutus

Sähkömagneettisella vuorovaikutuksella on seuraavat ominaisuudet:

vastuussa useimmista jokapäiväisistä ilmiöistä: valo , sähkö ja magnetismi , kemia ... Se esimerkiksi pitää magneettikoristeet jääkaapisi pystysuorissa seinissä;
periaatteessa rajoittamaton toimintasäde. Mutta käytännössä positiiviset ja negatiiviset varaukset pyrkivät neutraloimaan toisensa;
voi olla houkutteleva tai hylkivä sähkövarauksien merkistä riippuen; tämä koskee myös magneetin niin kutsuttuja pohjois- ja etelänapoja;
sata kertaa heikompaa kuin vahva vuorovaikutus;
kuljettaa fotoni .

Heikko vuorovaikutus

Heikko ydin- vuorovaikutus on seuraavat ominaisuudet:

vastuussa yhdestä radioaktiivisuuden tyypistä , beeta-radioaktiivisuudesta , sillä on myös tärkeä rooli ydinfuusiossa (kuten Auringon keskellä );
hyvin lyhyt kantama, 10 −17 m;
10 5 kertaa vähemmän voimakas kuin vahva ydinvoima;
kuljettavat raskaat bosonit : Z 0 , W + ja W - .

Painovoima

Gravitaatio on ilmiö vuorovaikutuksen fysiikan joka aiheuttaa vetovoima käänteisluku kehon massan välillä, vaikutuksesta niiden massasta . Sitä havaitaan päivittäin maallisen vetovoiman takia, joka pitää meidät maassa. Painovoima on vastuussa useista luonnon ilmentymiä: vuorovesi , The kiertoradalla on planeettojen ympärillä Sun , The pallomaisuus useimpien taivaankappaleiden muutamia esimerkkejä. Yleisemmin universumin laajamittainen rakenne määräytyy painovoiman avulla.

Gravitaatio on seuraavat ominaisuudet:

se on hallitseva suurten rakenteiden Universe , koska se on aina houkutteleva ja voi neutraloida kuten sähkömagneettiset voimat;
rajoittamaton toimintasäde;
kaikista vuorovaikutuksista heikoin, 10 38 kertaa heikompi kuin vahva ydinvuorovaikutus (eli sata miljardia miljardia miljardia miljardia kertaa heikompaa);
painovoimavektori on edelleen tuntematon tähän päivään saakka. Tietyissä hypoteeseissa kuitenkin esitetään ajatus, että hiukkanen olisi alkuperässä: gravitoni .

Taulukkoyhteenveto

Vuorovaikutus	Nykyinen teoria	Sovittelijat	Massa (GeV / c 2 )	Arvioitu suhteellinen teho	Toimintasäde (m)	Etäisyys riippuvuus
Vahva	Chromodynamique quantum (QCD)	8 gluonia	0	1	2,5 10 −15	${\ frac {1} {r ^ {7}}}$
Sähkömagneettinen	Quantum electrodynamics (QED)	fotoni	0	10 -2	∞	${\ frac {1} {r ^ {2}}}$
Matala	Electroweak-teoria	W + , W - , Z 0	80, 80, 91	10 -5	10 −18	${\ frac {1} {r ^ {5}}}$ klo ${\ frac {1} {r ^ {7}}}$
Painovoima	Yleinen suhteellisuusteoria	graviton (oletettu)	0	10 -40	∞	${\ frac {1} {r ^ {2}}}$

Lyhyt historia alkeisvuorovaikutusten yhdistymisestä

XIX th vuosisadan näki yhdistymistä sähkön ja magnetismin . Aikana XX : nnen vuosisadan sähköheikkoteoria kehitettiin ensin yhtenäistää sähkömagnetismi heikon vuorovaikutuksen (by Abdus Salam , Steven Weinberg , Sheldon Lee Glashow , Nobelin fysiikan palkinnon 1979). Vahva vuorovaikutus voitiin yhtenäistää 1970-luvulla, kun kaksi ensimmäistä antoivat sitten hiukkasfysiikan vakiomallin , jonka ennusteet tarkistettiin pian hiukkaskiihdyttimissä . Vaikka nämä vuorovaikutukset kuvataan yhteisessä kehyksessä, kolmen voiman voimakkuudet, joita kutsutaan myös kytkentävakioiksi , eivät ole samat. Nämä vakiot ovat kuitenkin vakioita vain likimääräisessä mielessä. Niiden arvo muuttuu mukana olevien energialähteiden mukaan. Se, että heikon vuorovaikutuksen kytkentävakio vaihtelee paljon nopeammin kuin sähkömagnetismin, teki niiden yhdistämisen suhteellisen helpoksi, samoin kuin tämän yhdistämisen kokeellinen todentaminen. Energia-alue, jolla he kohtaavat, on edelleen käytettävissä kiihdyttimillä tehtäville kokeille.
Suurten yhdistämisteorioiden tavoitteena on toisaalta antaa yhtenäinen kuvaus kolmesta voimasta, joissa niillä on sama kytkentävakio (kuvaus, joka pätisi hyvin suurilla energialuokilla, jotka ovat luokkaa 10 15 GeV ), ja toisaalta mekanismi, jolla tämä kolmen voiman välinen symmetria rikkoutuu tällä hetkellä havaitsemissamme energia-asteikoissa.

Lopuksi, kaikissa näissä kuvauksissa ei mainita gravitaatiota, jonka vaikutus pysyy vähäpätöisenä niin kauan kuin mukana olevat energiat ovat pieniä verrattuna Planck-asteikkoon , luokkaa 10 18 GeV, mutta jonka tehollinen kytkentävakio tähän energiaan liittyy muut vuorovaikutukset. Koska Big Bang -teoria kertoo meille, että maailmankaikkeus koki ensimmäisinä aikoina erittäin kuuman ja hyvin tiheän vaiheen, jota kutsutaan Planckin aikakaudeksi , on hyväksytty, että tämän alkuperäisen universumin oikea kuvaus edellyttää, että käytettävissä on kvanttiteoria gravitaatiosta . Tämän kvanttivoiman tuottamiseksi kehitetään useita ehdokas teorioita. Tämä on toisaalta merkkijonoteoria, joka asettaa itselleen myös tavoitteen kuvata muita vuorovaikutuksia näillä asteikoilla (puhumme kokonaisuuden teoriasta ) ja kvanttigravitaatiota silmukoilla, joka on vähemmän kunnianhimoinen ja jonka tarkoituksena on kuvata vain kvantitatiivisesti painovoimaa ilman mukaan lukien muut vuorovaikutukset.

Huomautuksia ja viitteitä

" Vakiomalli | CERN ” , home.cern ( luettu 6. toukokuuta 2016 )

Katso myös

Ulkoinen linkki

CEA: Neljä perustavaa vuorovaikutusta

Aiheeseen liittyvät artikkelit