particules d'interaction électromagnétique

Cet article se penchera sur ce qu'on appelle les forces de la nature – l'interaction électromagnétique fondamentale et les principes sur lesquels il repose. Il y aura également dit au sujet de la possibilité de l'existence de nouvelles approches à l'étude de ce sujet. A l'école, dans les cours de physique, les étudiants sont confrontés à une explication du concept de « force ». Ils apprennent que la puissance peut être très diverse – la force de frottement, la force de gravité, l'élasticité et la force d'un grand nombre similaire. Pas tous d'entre eux peuvent être appelés fondamentaux, comme cela est très souvent le phénomène de la force secondaire (force de frottement, par exemple, avec son interaction des molécules). L'interaction électromagnétique peut également être secondaire – en conséquence. Physique moléculaire donne l'exemple de Van der Waals. Il donne également de nombreux exemples et la physique des particules élémentaires.

Dans la nature,

Je voudrais arriver à l'essence des processus qui se déroulent dans la nature, car il nous fait travailler l'interaction électromagnétique. Quelle est exactement la force fondamentale qui détermine tous construit ses forces secondaires? Tout le monde sait que l'interaction électromagnétique, ou, comme on l'appelle, l'énergie électrique est fondamentale. Ceci est démontré par la loi de Coulomb, qui a sa propre généralisation découlant des équations de Maxwell. Récentes décrivent tous d'origine naturelle des forces magnétiques et électriques. Voilà pourquoi il est prouvé que l'interaction des champs électromagnétiques – forces fondamentales de la nature. L'exemple suivant – la force de gravité. Même les écoliers connaissent la loi de la gravitation universelle Isaaka Nyutona, qui a récemment obtenu une généralisation appropriée des équations d'Einstein, et, selon sa théorie de la gravité, la force de l'interaction électromagnétique est fondamentale dans la nature aussi.

Il était une fois, on croyait qu'il n'y a que ces deux forces fondamentales, mais la science est venue en avant, prouvant peu à peu que ce n'est pas. Par exemple, avec la découverte du noyau atomique, nous avons dû introduire le concept de l'énergie nucléaire, ou comment comprendre le principe de la rétention de particules à l'intérieur du noyau, pourquoi ils ne volent pas dans toutes les directions. Comprendre comment l'interaction électromagnétique dans la nature, a permis de mesurer les forces nucléaires, d'étudier et de décrire. Par la suite, cependant, les scientifiques sont arrivés à la conclusion que les forces nucléaires sont secondaires et dans de nombreuses manifestations comme le Van der Waals. En fait, seules des forces vraiment fondamentales qui fournissent les quarks interagissent les uns avec les autres. Puis – un effet secondaire – est l'interaction entre les champs électromagnétiques des protons et des neutrons dans le noyau. En vérité fondamentale est l'interaction des quarks, gluons sont échangés. Ainsi a été découvert dans la nature est vraiment la troisième force fondamentale.

Suite de l'histoire

désintègrent particules élémentaires, lourd – le plus léger, et leur désintégration décrit la nouvelle force de l'interaction électromagnétique, qui porte bien son nom – la puissance de l'interaction faible. Pourquoi pauvres? En raison des interférences électromagnétiques dans la nature est beaucoup plus forte. Et encore une fois, il est apparu que la théorie des interactions faibles, si gracieusement lancé dans l'image du monde et décrit à l'origine parfaitement la désintégration des particules élémentaires, ne reflètent pas les mêmes postulats, si l'énergie augmente. Voilà pourquoi la vieille théorie a été repensé à l'autre – une théorie de l'interaction faible, cette fois avéré être universel. Bien qu'il a été construit il était sur les mêmes principes que le reste de la théorie décrivant l'interaction électromagnétique des particules. Dans les temps modernes, il y a quatre étudiés et éprouvés interactions fondamentales, et la cinquième – sur le chemin, pour lui ça va venir. Tous les quatre – gravitationnel, forte, faible, électromagnétique – sont construites sur un seul principe: la force générée entre les particules est le résultat d'un support de partage mis en œuvre, ou autrement – médiat interaction.

Quel genre d'un assistant? Ce photon – sans masse de la particule, mais néanmoins construit avec succès l'interférence électromagnétique due à l'échange d'un quantum d'ondes électromagnétiques ou de quantum de lumière. L'interaction électromagnétique est réalisée par des photons dans le champ de particules chargées, qui communiquent avec une certaine force, comme le temps et traite la loi de Coulomb. Il y a une particule sans masse – gluon, il a huit variétés, il aide à communiquer quarks. Cette interaction électromagnétique est une attraction entre les charges, et il est dit d'être forte. Oui, et l'interaction faible est pas sans intermédiaires, avec laquelle les particules d' acier avec une masse plus que cela, ils sont énormes, qui est lourd. Ce vecteur intermédiaire bosons. Leur poids et le poids est dû à la faiblesse de l'interaction. La gravité est l'échange de la force de gravitation quantique champ. Ceci est l'attraction de l'interaction électromagnétique des particules, il est pas encore assez étudié, même graviton expérimentalement pas encore détecté, et la gravité quantique nous ne sommes pas tout à fait là, et juste parce que nous devons le décrire ne peut pas encore.

cinquième force

Nous avons examiné quatre types d'interactions fondamentales: forte, faible, électromagnétique, gravitationnelle. Interaction – est un acte d'échange de particules, et aucune idée de symétrie ne peut le faire, parce qu'il n'y a pas d'interaction qui n'est pas associée. Il détermine le nombre de particules et leur masse. Avec la symétrie exacte de la masse est toujours égale à zéro. Ainsi, le photon et la masse gluon est pas, il est égal à zéro, le graviton – aussi. Si la symétrie est brisée, la masse cesse d'être nul. Ainsi, le bison des vecteurs intermédiaires ont une masse, parce que la symétrie est rompue. Les quatre interactions fondamentales expliquent tout ce que nous voyons et ressentons. Les forces restantes disent que leur couplage électromagnétique est secondaire. Cependant, en 2012 il y avait une percée dans la science et a découvert une autre particule, une fois rendu célèbre. Une révolution dans le monde scientifique a organisé l'ouverture du boson de Higgs, qui, comme il est apparu, sert également comme support des interactions entre les quarks et les leptons.

Voilà pourquoi les scientifiques-physiciens disent maintenant qu'il y avait une cinquième force, l'intermédiaire qui se est avéré être le boson de Higgs. La symétrie est brisée ici: le boson de Higgs a une masse. Ainsi, le nombre d'interactions (le mot dans la physique des particules moderne est remplacé par le mot « force ») a atteint cinq. Peut-être que nous attendons de nouvelles découvertes, puisque nous ne savons pas exactement s'il même en dehors de ces interactions. Il est très possible que nous avons construit, et aujourd'hui ce modèle, il semblerait explique parfaitement tous les phénomènes observés dans le monde, et pas tout à fait complète. Et peut-être, après un certain temps, il y aura de nouvelles interactions et de nouvelles forces. La probabilité d'un tel il y a au moins parce que nous avons appris très progressivement que sont actuellement connus des interactions fondamentales – fortes, faibles, électromagnétiques, de la gravité. Après tout, s'il est dans la nature des particules supersymétriques, qui sont discutées dans le monde scientifique, cela signifie l'existence d'une nouvelle symétrie, et la symétrie implique toujours l'émergence de nouvelles particules qui interviennent entre eux. Ainsi, nous entendons parler d'une force fondamentale jusque-là inconnue, car une fois été surpris d'apprendre qu'il ya, par exemple, l'interaction électromagnétique, faible. Les connaissances sur notre propre nature très incomplète.

interconnectivité

La chose la plus intéressante est que toute nouvelle interaction doit nécessairement conduire à un phénomène totalement inconnu. Par exemple, si nous n'avions pas appris sur l'interaction faible, nous ne l'aurions jamais découvert l'effondrement, et si elle n'a pas été dans notre connaissance de la décadence, aucune étude de la réaction nucléaire aurait été impossible. Et si nous ne savions pas de réactions nucléaires, ne comprendrait pas comment le soleil brille sur nous. Après tout, si elle ne brille pas, et la vie sur Terre ne serait pas formé. Alors que la présence de l'interaction indique qu'il est d'une importance vitale. Si l'interaction forte n'existe pas, et les noyaux atomiques ne seraient pas stables. En raison de l'interaction électromagnétique Terre reçoit l'énergie du soleil et les rayons lumineux venant de lui, réchauffer la planète. Et toutes les interactions connues sont essentielles. Ici Higgs, par exemple. Boson de Higgs fournit la masse des particules en interaction avec le champ, nous sommes sans que cela n'aurait pas survécu. Et comment, sans l'interaction gravitationnelle de rester sur la surface de la planète? Il serait impossible non seulement pour nous, mais rien du tout.

Absolument toutes les interactions, même ceux que nous ne savons pas encore, est un must pour tout ce que l'humanité sait, comprend et aime là-bas. Que pouvons-nous savoir? Oui, beaucoup. Par exemple, nous savons que le proton est stable dans le noyau. Très, très important pour nous, ce sa stabilité, sinon de la même façon, il n'y aurait pas de vie. Cependant, les expériences suggèrent que la vie de protons – valeur limitée dans le temps. Long, bien sûr, 10 ³⁴ ans. Mais cela signifie que tomber tôt ou tard, à part, et le proton, et cela nécessitera une nouvelle force, qui est une nouvelle interaction. Contre protons de désintégration existent déjà théorie qui suppose un nouveau degré beaucoup plus élevé de symétrie, par conséquent, une nouvelle interaction peut exister dont nous ne savons rien.

grande unification

L'unité de la nature est le seul principe de construction de toutes les interactions fondamentales. De nombreuses questions se posent par rapport au nombre d'entre eux et d'expliquer les raisons de cette quantité particulière. Versions construit ici un grand nombre, et ils sont très différents dans les conclusions. Expliquer la présence d'un tel nombre d'interactions fondamentales de toutes les manières possibles, mais ils sont un seul principe de preuve de construction. Toujours les plus différents types d'interactions, les chercheurs tentent de fusionner en un seul. Par conséquent, ces théories et les théories de Grande Unification appelé. Comme si les branches d'arbres du monde: une pluralité de branches et le tronc est toujours la même.

C'est parce qu'il ya toutes ces théories unifiant idée. La racine de toutes les interactions connues d'une seule alimentation d'un tronc, qui est due à la perte de symétrie a commencé à se ramifier et formé diverses interactions fondamentales que nous pouvons observer expérimentalement. Cette hypothèse n'a pas pu être vérifiée encore, car il nécessite la physique de l'énergie extrêmement élevée, des expériences aujourd'hui inaccessibles. Il est très possible, et cela est une option que nous avons de ne jamais en possession de ces énergies. Mais autour de cet obstacle est tout à fait possible.

à part

Nous avons un univers, l'accélérateur naturel, et tous les processus qui se produisent en elle, il est possible de vérifier même les hypothèses les plus audacieuses au sujet des racines communes de toutes les interactions connues. Une autre tâche intéressante de comprendre les interactions dans la nature est peut-être encore plus complexe. Il est nécessaire de comprendre comment relier la gravité avec les autres forces de la nature. Ceci est une interaction fondamentale signifie que séparément, en dépit du fait que, selon le principe de la construction de cette théorie est semblable à tous les autres.

Einstein a étudié la théorie de la gravité, en essayant de créer un lien avec l'électromagnétisme. En dépit de la réalité apparente pour résoudre ce problème, la théorie n'a pas encore eu lieu. Maintenant, l'humanité connaît un peu plus, au moins nous savons sur les interactions fortes et faibles. Et si maintenant la construction complète de la théorie unifiée, cela affectera certainement à nouveau le manque de connaissances. Jusque-là pas réussi à mettre la gravité sur un pied d'égalité avec les autres interactions, puisque tous obéir aux lois dictées par la physique et de la gravité quantique – pas. Selon la théorie quantique, toutes les particules sont les quanta d'un certain domaine. Mais la gravité quantique n'existe pas, du moins pas encore. Cependant, le nombre d'interactions déjà découvertes se répète à haute voix sur ce qui ne peut pas être seul schéma.

champ électrique

De retour en 1860, le grand physicien du XIXe siècle James Clerk Maxwell a réussi à créer une théorie pour expliquer l'induction électromagnétique. Quand un changement dans le champ magnétique en un certain point dans l'espace un champ électrique. Si ce champ se trouve conducteur fermé, le courant d'induction dans le champ électrique. Sa théorie des champs électromagnétiques Maxwell prouve que le processus d'inversion probable: si le changement dans le temps le champ électrique dans un certain point dans l'espace sera nécessaire champ magnétique. Ainsi, toute modification peut provoquer un champ électrique variable, et peut obtenir un changement dans le champ magnétique alternatif électrique dans le temps du champ magnétique. Ces variables, génèrent les uns des autres champs organisés par le champ unifié – électromagnétique.

Le résultat le plus important qui découle de la théorie des formules de Maxwell – une prédiction qu'il ya des ondes électromagnétiques, à savoir la propagation de champ électromagnétique dans le temps et l'espace. La source du champ électromagnétique sont en mouvement avec des charges électriques d'accélération. Contrairement acoustique des ondes électromagnétiques (élastiques) peuvent se propager dans toute matière, même sous vide. Les interférences électromagnétiques sous vide se propage à la vitesse de la lumière (c = 299 792 km par seconde). La longueur d'onde peut être différent. Les ondes électromagnétiques de dix mille mètres à 0.005 mètres – ce sont des ondes radio qui sont utilisées pour nous transmettre des informations, qui est le signal d'une certaine distance sans aucun fil. ondes radio créé le courant à haute fréquence qui circule dans l'antenne.

Quelles sont les vagues

Si la longueur du rayonnement électromagnétique est comprise entre 0,005 micromètre à 1 mètre, à savoir ceux qui sont dans l'intervalle entre des ondes lumineuses visibles et de radio – est un rayonnement infrarouge. Ses tous émettront corps chauffés: batteries, poêles, les lampes à incandescence. Des dispositifs spéciaux convertissent le rayonnement infrarouge en lumière visible, afin d'obtenir des images d'objets qui émettent, même dans l'obscurité absolue. La lumière visible émet une longueur d'onde de 770 à 380 nanomètres – la couleur vire du rouge au pourpre. Cette partie du spectre a pour la vie humaine la plus grande importance, parce qu'une grande partie des informations sur le monde que nous recevons à travers la vision.

Si le rayonnement électromagnétique a une longueur d'onde inférieure à la couleur pourpre est la lumière ultraviolette qui tue les bactéries. Les rayons X ne sont pas visibles à l'œil. Ils absorbent à peine couches opaques à la lumière visible du matériau. les maladies diagnostiquées par rayons X des organes internes de l'homme et les animaux. Si le rayonnement électromagnétique est généré par interaction de particules élémentaires et émis par les noyaux excités obtenues par rayonnement gamma. C'est la plus large gamme du spectre électromagnétique, car il ne se limite pas à des énergies élevées. Le rayonnement gamma peut être doux et difficile: les transitions d'énergie dans les noyaux atomiques – doux, et dans les réactions nucléaires – rigide. Ces rayons tirent facilement les molécules et les caractéristiques biologiques. Grand bonheur que dans l'atmosphère des rayons gamma ne peuvent pas passer à travers. Observer les rayons gamma provenant de l'espace peut être. A très hautes énergies l'interaction électromagnétique se propage à une vitesse proche de la lumière: des atomes de noyau à l'écrasement gamma de quanta, les décomposer en particules, la dispersion dans des directions différentes. Lors d'un freinage, ils émettent de la lumière, visible dans les télescopes spéciaux.

Du passé – l'avenir

Les ondes électromagnétiques, comme on l'a dit, prédit par Maxwell. Il a soigneusement étudié et tenté de croire en mathématiques des images un peu naïfs Faraday, sur lequel les phénomènes magnétiques et électriques ont été représentés. Il a été découvert Maxwell un manque de symétrie. Et qu'il était en mesure de prouver un certain nombre d'équations que les champs électriques alternatifs génèrent magnétique et vice-versa. Cela l'a amené à croire que de tels champs et détacher des conducteurs sont déplacés à travers un vide avec une certaine vitesse géant. Et il a pensé qu'il. La vitesse était proche de trohstam des milliers de kilomètres par seconde.

C'est la théorie de l'interaction et l'expérience. Un exemple est l'ouverture par laquelle nous avons appris l'existence d'ondes électromagnétiques. Dans ce document se sont réunis avec l'aide de la physique des concepts absolument hétérogènes – le magnétisme et l'électricité, car il est un phénomène physique du même ordre, à différents côtés de celui-ci sont en communication. Les théories sont disposées les unes derrière les autres, et ils sont tous étroitement liés les uns aux autres: la théorie de l'interaction électrofaible, par exemple, où la même position décrite par la force nucléaire faible et électromagnétique, etc. Tout cela combine la chromodynamique quantique, couvrant les interactions fortes et électrofaibles (ici, la précision tandis que plus bas, mais l'opération se poursuit). domaines d'études approfondies physiciens tels que la gravité quantique et la théorie des cordes.

résultats

Il se trouve que l'espace qui nous entoure complètement imprégné avec un rayonnement électromagnétique: les étoiles et le soleil, la lune et les autres corps célestes, il est la Terre elle-même, et chaque téléphone entre les mains de l'homme, et les stations d'antenne – tout cela émet des ondes électromagnétiques des noms différents . En fonction de la fréquence des oscillations, qui irradie l'objet diffèrent l'infrarouge, la radio, la lumière visible, les rayons bio-champ, des rayons X et analogues.

Quand un champ électromagnétique est distribué, il devient une onde électromagnétique. Il est tout simplement une source d'énergie inépuisable, vibrer les charges électriques des molécules et des atomes. Et si la charge oscille, son mouvement est accéléré, et émet donc des ondes électromagnétiques. Si le champ magnétique change, le champ est excité par vortex électrique qui, à son tour, excite le champ vortex magnétique. Le processus se déroule dans l'espace, embrassant un point après l'autre.