Фундаментальные взаимодействия Выполнила Студентка 554 гр. Бойнова Екатерина 2007 год

Фундаментальные взаимодействия - различные, не сводящиеся друг к другу типы взаимодействия элементарных частиц и составленных из них тел.

Элементарные частицы: 1. Лептоны – элементарные частицы, не участвующие в сильном взаимодействии (электроны, нейтрино, мюон). 2. Адроны - частицы участвующие в сильных, электромагнитных и слабых взаимодействиях. Сегодня известно свыше сотни адронов(протоны, нейтроны). 3. Калибровочные бозоны - частицы переносящие взаимодействие между фундаментальными фермионами (кварками и лептонами).

Основные характеристики частиц: -) Масса частицы, m. ( от 0 (фотон) до 90 ГэВ (Z-бозон)); -) Время жизни ; -)Спин; -)Электрический заряд.

Фундаментальные взаимодействия: Фундаментальные взаимодействия: -)гравитационное; -)электромагнитное; -)слабое; -)сильное.

Гравитационное взаимодействие: Первое лабораторное наблюдение гравитационного притяжения между двумя телами было проведено в 1774 г. шотландецем Невилом Маскелином и в 1797 г. Генри Кавендишом.

Ньютоновская теория всемирного тяготения.

Квантовая гравитация

Слабое взаимодействие: Если в процессе взаимодействия участвует элементарная частица, называемая нейтрино (или антинейтрино), то данное взаимодействие является слабым.

Слабое взаимодействие: 1054 г. – Сверхновая звезда; 1896 г. - Анри Беккерель открыл радиоактивность; Эрнест Резерфорд - радиоактивные атомы испускают частицы: альфа и бета.

Типичный пример слабого взаимодействия - это бета- распад нейтрона

Условное обозначение слабого взаимодействия:

Электромагнитное взаимодействие: XVIIIXIX вв. – Б. Франклин, М. Фарадей. Д. Томсон - существование электрона. Конец XVI в. - Гильберт - природа магнетизма. 50-е г. XIX в. - Максвелл, объединил электричество и магнетизм в единую теорию электромагнетизма.

Квантовое электромагнитное взаимодействие между зарядами

Сильное взаимодействие: (1973 г.) Оно занимает первое место по силе и является источником огромной энергии.

Условное изображение сильного взаимодействия:

Фундаментальные взаимодействия:

Рычажные весы:

Создание единой теории фундаментальных взаимодействий 1863 г. – Максвелл – теория электромагнетизма г. – Эйнштейн – общая теория относительности г. – Салам и Вайтберг – теория электрослабого взаимодействия г. – теория сильного взаимодействия (квантовая хромодинамика).

Модели объединения: 1.Великое объединение. Е >= ГэВ – единое взаимодействие Е < ГэВ – сильное, электрослабое Е~ 10 2 ГэВ – слабое, электромагнитное

2.Суперобъединение : Теория струн; Теория бран; М-теория.

Теория струн. создатели – физики М.Грин и Д.Шварц. Струны представляют собой отрезки со свободными концами или соединенными в виде восьмерки. Их размеры - примерно см.

Каждая элементарная частица, согласно теории суперструн, состоит из колеблющегося и тонкого (бесконечно тонкого) волокна, которое физики и назвали струной.

На сегодняшний день у теории суперструн есть следующие теоретические достижения: - она открыла путь к построению теории гравитации; - она позволила объединение в единой математической структуре всех четырех фундаментальных взаимодействий и показала, что это разные проявления одного и того же физического принципа; - она дала возможность разрешить большинство парадоксов, возникающих при конструировании квантовых моделей черных дыр; - она дала новый взгляд на происхождение Вселенной и теорию Большого Взрыва. Однако, все не так просто. Уравнения теории суперструн дают правильные решения только при одном условии - если наше пространство является 11-мерным!

Литература: 1.И. Л. Бухбиндер /Фундаментальные взаимодействия/Соросовский образовательный журнал, N 5, 1997 г. Стр Окунь Л.Б. /Физика элементарных частиц./ М.: Наука, И. Л. Бухбиндер/Теория струн и объединение фундаментальных взаимодействий/ Соросовский образовательный журнал 3, 1999г.