F3- Oddziaływania fundamentalne 1
ODDZIAŁYWANIA FUNDAMENTALNE
Za ruchy ciał a szczególnie za zmiany stanu ruchu ciał
odpowiedzialne są oddziaływania między nimi.
Oddziaływanie – wzajemny wpływ stanu cząstki lub
układu cząstek na stan ruchu cząstki lub układu cząstek.
Oddziaływania fundamentalne nie daje się wyjaśnić
za pomocą innych oddziaływań.
Cztery oddziaływania fundamentalne:
•
oddziaływanie grawitacyjne
•
oddziaływanie elektromagnetyczne
•
oddziaływanie silne ( jądrowe)
•
oddziaływanie słabe
F3- Oddziaływania fundamentalne 2
ODDZIAŁYWANIE GRAWITACYJNE
między wszystkimi cząstkami
Galaktyka Spiralna - M31
r
r
m
m
3
2
1
g
G
F
=
2
11
2
6,67 10
Nm
G
kg
−
=
⋅
F3- Oddziaływania fundamentalne 3
ODDZIAŁYWANIE GRAWITACYJNE
Zgodnie z
Ogólną Teorią Względności
źródłem pola grawitacyjnego jest energia
W wypadku Merkurego, najbliŜszego Słońcu, teoria przewiduje , Ŝe
długa oś jego orbity powinna obracać się około 1 stopnia na 10 tysięcy
lat. W ostatnich latach zmierzono pozostałe, jeszcze mniejsze poprawki
do ruchu planet i zgadzają się one z przewidywaniami OTW.
F3- Oddziaływania fundamentalne 4
ODDZIAŁYWANIE ELEKTROMAGNETYCZNE
F3- Oddziaływania fundamentalne 5
ODDZIAŁYWANIA ELEKTROMAGNETYCZNE
między ładunkami elektrycznymi
r
r
Q
Q
3
2
1
0
el
4
1
F
πε
=
ε
0
= 8,85·10
-12
C
2
/Nm
2
Tworzy wiązania w
•
atomach,
•
cząsteczkach
•
kryształach
Opowiada za
•
emisję i absorpcję światła
•
spręŜystość
•
tarcie
•
procesy chemiczne
i biologiczne
Stosunek siły odpychania elektrostatycznego do siły
przyciągania grawitacyjnego dwóch elektronów
F
el
/
F
g
≈ 4·10
42
5
x
10
-15
m
2
x
10
-10
m
F3- Oddziaływania fundamentalne 6
ODDZIAŁYWANIE SILNE
między hadronami
•
Odpowiada za oddziaływania między cząstkami
elementarnymi i ich rozpady
•
Tworzy wiązania nukleonów w jądrach
atomowych
-1
q
0
q
,
,
leptony
-1/3
q
2/3
q
,
,
kwarki
=
=
=
=
τ
ν
µ
ν
ν
τ
µ
e
b
t
s
c
d
u
e
F3- Oddziaływania fundamentalne 7
ODDZIAŁYWANIE SŁABE
między wszystkimi cząstkami
Odpowiada za niektóre rozpady cząstek
elementarnych np. przemianę
β:
µ
→
e + v
e
+ v
µ
Λ
→
p +
π
−
K
0
→
π
+
+
π
−
n
→
p + e
−
+ v
e
Oddziaływanie słabe nie tworzy układów związanych,
ma bardzo krótki zasięg
d < 10
–15
m
Jest przenoszone przez bozony pośredniczące
Z
0
, W
−
, W
+
F3- Oddziaływania fundamentalne 8
CZĄSTKI POŚREDNICZĄCE
oddziaływanie
nośnik
symbol
spin
masa
[GeV]
zapach
kolor
silne
8 gluonów
g
i
1
0
−−−−
++++
elektro-
magnetyczne
1 foton
γ
1
0
−−−−
−−−−
słabe
3 bozony
pośredni-
czące
W
+
W
-
Z
0
1
~ 80
++++
−−−−
grawitacyjne 1 grawiton
G
2
~ 90
−−−−
−−−−
Ani pola ani wirtualne kwanty nie są bezpośrednio
obserwowalne