Visatos pamatas
Kokias galias žinai? Gravitacija, sriegio įtempimas, spyruoklės suspaudimas, kūno susidūrimai,
Verta manyti, kad šiandien yra patikimai žinoma keturių pagrindinių sąveikų egzistavimas (neskaičiuojant Higgso lauko):
Gravitacija – gravitacinė sąveika
Gravitacija yra trauka tarp dviejųobjektai, turintys masę ar energiją. Kiekvienas pastebėjo šią esminę įtaką ir jos dėka žmogus gali sėdėti, stovėti ar gulėti. Gravitacinė jėga pasireiškia akmeniui nukritus nuo skardžio; planetos judėjimas aplink žvaigždę; jūros potvyniai, už kuriuos atsakingas Mėnulis. Gravitacija yra pati intuityviausia ir pažįstamiausia iš pagrindinių jėgų, tačiau ją paaiškinti nėra lengviausia.
Isaacas Newtonas buvo pirmasis, kuris pasiūlė idėjągravitacija, tariamai įkvėpta nuo medžio nukritusio obuolio. Jis apibūdino tai kaip tiesioginę trauką tarp dviejų objektų. Po kelių šimtmečių Albertas Einšteinas savo bendrojoje reliatyvumo teorijoje (GR) pasiūlė, kad gravitacija nėra trauka ar jėga. Vietoj to, tai yra objektų lenkimo erdvėlaikis pasekmė. Didelis objektas veikia su erdvėlaikiu beveik taip pat, kaip didelis rutulys, įdėtas į popieriaus lapo vidurį, paveikia tą medžiagą, ją deformuodamas ir priversdamas kitus, mažesnius objektus ant lapo nukristi link vidurio.
Visuotinės traukos dėsnis
Nors gravitacija laiko planetas kartu,žvaigždės, saulės sistemos ir net galaktikos, pasirodo, kad ji yra silpniausia iš pagrindinių jėgų, ypač molekuliniu ir atominiu lygmenimis. Pagalvokite apie tai taip: kaip sunku pakelti kamuolį nuo žemės? Arba pakelk koją? Arba pašokti? Visi šie veiksmai neutralizuoja visos Žemės gravitaciją. O molekuliniame ir atominiame lygmenyse gravitacija beveik neturi įtakos kitoms pagrindinėms jėgoms.
Silpna jėga ir dalelių skilimas
Silpna jėga arba silpna branduolinė jėga,yra atsakingas už dalelių skilimą. Tai tiesioginis vienos rūšies subatominių dalelių pavertimas kita. Pavyzdžiui, neutrinas, nukrypęs nuo neutrono, gali paversti neutroną protonu, o neutriną – elektronu.
Fizikai šią sąveiką apibūdina per mainusbozonai. Šios jėgą nešančios dalelės, būtent kai kurios jų rūšys, yra atsakingos už silpną jėgą, elektromagnetinę jėgą ir stiprią jėgą. Silpnoje jėgoje bozonai yra įkrautos dalelės, vadinamos W ir Z bozonais. Kai subatominės dalelės – protonai, neutronai ir elektronai – yra 10–18 metrų (0,1 % protono skersmens) atstumu viena nuo kitos, jos gali keistis šiais bozonais. Dėl to subatominės dalelės skyla į naujas daleles.
Silpna jungtis yra labai svarbibranduolių sintezės reakcijos. Jie maitina Saulę ir gamina energiją, reikalingą daugeliui gyvybės formų Žemėje. Beje, todėl archeologai naudoja anglį-14, kad nustatytų senovės kaulų, medienos ir kitų anksčiau gyvų artefaktų amžių. Anglies-14 turi šešis protonus ir aštuonis neutronus. Vienas iš šių neutronų skyla į protoną, sudarydamas azotą-14, kuris turi septynis protonus ir septynis neutronus. Šis skilimas vyksta nuspėjamu greičiu, todėl mokslininkai gali nustatyti artefaktų amžių.
Elektromagnetinė jėga
Veikia elektromagnetinė jėga (Lorenco jėga)tarp įkrautų dalelių - neigiamai įkrautų elektronų ir teigiamai įkrautų protonų. Priešingi mokesčiai traukia vienas kitą, o vienodi mokesčiai atstumia. Kuo daugiau įkrovos, tuo daugiau galios. Kaip ir gravitacija, ši jėga gali būti jaučiama.
Kaip rodo pavadinimas, elektromagnetinė jėgasusideda iš dviejų dalių: elektrinės jėgos ir magnetinės jėgos. Iš pradžių fizikai šias jėgas apibūdino atskirai, tačiau vėliau suprato, kad jos yra vienos sudedamosios dalys.
Elektrinis komponentas veikia tarpįkrautos dalelės, nepriklausomai nuo to, ar jos juda, ar ne, kuria lauką. Juo kaltinimai gali paveikti vienas kitą. Bet vos pradėjusios judėti, šios įkrautos dalelės taip pat demonstruoja antrąjį komponentą - magnetinę jėgą. Judėdami jie aplink save sukuria magnetinį lauką. Todėl elektronams prasiskverbus per laidą, pavyzdžiui, įkrauti kompiuterį ar telefoną ar įjungti televizorių, viela tampa magnetine.
Elektromagnetinės jėgos perduodamos tarpįkrautos dalelės keisdamosi be masės, jėgą nešiojančiais bozonais - fotonais, kurie taip pat yra šviesos dalelės. Tačiau jėgą nešantys fotonai yra dar viena jų apraiška. Pasak Tenesio universiteto Noksvilyje, jie yra virtualūs ir neaptinkami, nors techniškai tai yra tos pačios dalelės kaip tikroji ir aptinkama fotonų versija.
Elektromagnetinė jėga yra atsakinga už kai kuriuosiš labiausiai paplitusių reiškinių: trintis, elastingumas, normali jėga ir jėga, laikanti kietąsias medžiagas tam tikra forma. Ji netgi yra atsakinga už pasipriešinimą, su kuriuo susiduria, pavyzdžiui, paukščiai ir lėktuvai. Taip yra dėl įkrautų (arba neutralių) dalelių sąveikos tarpusavyje. Pavyzdžiui, įprasta jėga, laikanti knygą ant stalo (užuot traukusi knygą ant žemės), yra stalo atomu esančių elektronų, atbaidančių knygos atomuose esančius elektronus, pasekmė.
Stipri jėga - trilijonai trilijonų trilijonų stipresni nei gravitacija
Stipri branduolinė jėga arba stipri branduolinė jėgasąveika yra galingiausia iš keturių pagrindinių gamtos jėgų. „HyperPhysics“ duomenimis, tai yra 6 tūkstančiai trilijonų trilijonų trilijonų (tai yra 39 nuliai po 6) kartų stipresni už gravitaciją. Taip yra todėl, kad jis sujungia pagrindines materijos daleles ir sudaro didesnes daleles. Jis kartu laiko kvarkus, sudarančius protonus ir neutronus, o dalis stiprios jėgos taip pat laiko atominio branduolio protonus ir neutronus.
Kaip silpna jėga, stiprisąveika veikia tik tada, kai subatominės dalelės yra labai arti viena kitos. Jie turėtų būti kažkur per 10-15 metrų vienas nuo kito (maždaug protono skersmens).
Tačiau stiprią sąveiką galima vadinti"keista". Faktas yra tas, kad, skirtingai nuo kitų pagrindinių jėgų, jis tampa silpnesnis, kai subatominės dalelės artėja viena prie kitos. Kaip rašo Fermilab tyrėjai, stipri sąveika pasiekia didžiausią „stiprumą“, kai dalelės yra kuo toliau viena nuo kitos. Patekę į diapazoną, bemasiai įkrauti bozonai – gliuonai – perduoda stiprią jėgą tarp kvarkų ir laiko juos „sulipdytus“. Nedidelė stipriosios jėgos dalis – likutinė stiprioji jėga – veikia tarp protonų ir neutronų. Protonai branduolyje atstumia vienas kitą dėl panašaus krūvio, tačiau liekamoji stipri jėga gali įveikti šį procesą. Štai kodėl dalelės lieka surištos atomo branduolyje.
Didysis visko susivienijimas ir teorija
Neišspręstas keturių klausimasPagrindinės jėgos yra tai, ar jos tikrai yra vienos didelės jėgos visatoje apraiška. Jei taip yra, kiekvienas iš jų turėtų susilieti su kitais, ir jau yra įrodymų, kad gali.
Fizikai Sheldonas Glashowas ir Stevenas Weinbergas išHarvardo universitetas su Abdusu Salamu iš Imperatoriškojo koledžo Londone 1979 m. Gavo Nobelio fizikos premiją už elektromagnetinės jėgos ir silpnos jėgos sujungimą, kad suformuotų silpnosios jėgos sampratą. Fizikai, dirbantys kuriant Didžiojo susivienijimo teoriją, siekia sujungti elektros silpnąją sąveiką su stipria, kad nustatytų elektrono-branduolio sąveiką. Anksčiau tai buvo numatę modeliai, tačiau dar nebuvo pastebėta. Norint sukurti visko teoriją - pagrindą, galintį paaiškinti visą visatą, prireiktų sujungti gravitaciją su elektronine-branduoline jėga.
Tačiau fizikams buvo gana sunku derintimikroskopinis pasaulis su makroskopiniu. Dideliu ir ypač astronominiu mastu gravitacija dominuoja ir ją geriausiai apibūdina Einšteino bendra reliatyvumo teorija. Tačiau molekuliniu, atominiu ar subatominiu lygiu kvantinė mechanika geriausiai apibūdina gamtos pasaulį. Ir iki šiol niekas nesugalvojo, kaip suartinti šiuos du pasaulius.
Skaityti daugiau
Buvo sukurtas pirmasis tikslus pasaulio žemėlapis. Kas negerai visiems kitiems?
Uranas gavo keisčiausios Saulės sistemos planetos statusą. Kodėl?
NASA pasakojo, kaip jie pristatys Marso pavyzdžius į Žemę
Higgso laukas suteikia spontanišką pažeidimąelektros silpnos sąveikos simetrija dėl vakuuminės simetrijos lūžimo, pavadinta jos teorijos kūrėjo britų fiziko Peterio Higso vardu. Šio lauko kvantas yra Higso dalelė (Higgso bozonas).
W ir Z bozonai - pagrindinės dalelės,silpnos sąveikos nešėjai. Jų atradimas laikomas viena pagrindinių dalelių fizikos standartinio modelio sėkmių. W dalelė pavadinta pirmosios sąveikos pavadinimo raidės pavadinimu - silpna sąveika
Anglis-14 yra radioaktyvusis cheminio elemento anglies nuklidas, kurio atomo skaičius yra 6 ir masės skaičius - 14.
Azoto izotopai yra cheminių atomų atmainoselementinis azotas, turintis skirtingą neutronų kiekį branduolyje. Natūralų azotą sudaro du stabilūs izotopai ⁴⁴N ir ⁵⁵N, kurių atominė koncentracija yra atitinkamai 0,99636 ir 0,00364.
Neutrali dalelė yra elementari dalelė, o neturintis elektros krūvį. Neutralios dalelės apima, pavyzdžiui, fotoną, neutroną, neutrino. Vis dėlto neutralios dalelės gali turėti magnetinį momentą ir didesnio daugiapoliškumo elektrinius momentus, pavyzdžiui, keturkampį.
Normalios reakcijos jėga yra jėga, veikiantikūnas iš atramos pusės ir nukreiptas statmenai kontaktiniam paviršiui. Paskirstyta per kontaktinės zonos plotą. Į tai reikia atsižvelgti analizuojant kūno judėjimo dinamiką. Amontono-Kulono įstatymo figūros.