Основные проявления фундаментальных взаимодействий в макромире
Информация - Биология
Другие материалы по предмету Биология
Содержание
Введение
. Фундаментальные взаимодействия: понятие и краткая история
. Фундаментальные взаимодействия в макромире
.1 Гравитационное взаимодействие
.2 Электромагнетизм
Заключение
Список используемой литературы
Приложение
макромир гравитационное электромагнитное
Введение
Издавна человек стремился познать и понять окружающий его физический мир. До конца XIX в. считалось, что атомы представляют собой неделимые частицы вещества. После революционных открытий в физике, сделанных на рубеже прошлого и нынешнего столетий, было установлено, что атомы делимы, и имеют сложное строение. Они состоят из различных более мелких частиц, взаимодействующих друг с другом, благодаря чему возможны различные атомные изменения и превращения. Эти частицы были названы элементарными.
Современные достижения физики высоких энергий все больше укрепляют представление, что многообразие свойств Природы обусловлено взаимо-действующими элементарными частицами. Оказывается, все бесконечное разнообразие физических процессов, происходящих в нашем мире, можно объяснить существованием в природе очень малого количества фундаментальных взаимодействий. В природе лишь четыре типа фундаментальных взаимодействий: слабое, сильное, электромагнитное и гравитационное. заимодействием их друг с другом объясняется упорядоченность расположения небесных тел во Вселенной. Именно они являются теми стихиями, которые движут небесными телами, порождают свет и делают возможной саму жизнь.
Таким образом, все процессы и явления в природе, будь то падение яблока, взрыв сверхновой звезды, прыжок пингвина или радиоактивный распад веществ, происходят в результате этих взаимодействий. Структура вещества этих тел стабильна благодаря связям между составляющими его частицами.
Ведутся поиски и других типов взаимодействий, как в явлениях микромира, так и в космических масштабах, однако пока существование какого-либо другого типа взаимодействия не обнаружено.
Цель данной работы: рассмотреть основные проявления фундаментальных взаимодействий в макромире.
Работа состоит из введения, двух частей, заключения и списка используемой литературы. Общий объем работы 15 страниц.
1. Фундаментальные взаимодействия: понятие и краткая история
Фундаментальные взаимодействия - качественно различающиеся типы взаимодействия элементарных частиц и составленных из них тел, то есть самыми основными, исходными, первичными.
Процессы, в которых участвуют различные элементарные частицы, сильно различаются по характерным временам их протекания и энергиям. Современная физика рассматривает передачу взаимодействия между телами посредством тех или иных полей, непрерывно распределенных в пространстве.
На сегодня достоверно известно существование четырех фундаментальных взаимодействий. Это (в порядке возрастания интенсивности): гравитационное, слабое, электромагнитное и сильное взаимодействия. Каждому типу взаимодействий отвечают определенные физические поля. При этом электромагнитное и слабое взаимодействия являются проявлениями единого электрослабого взаимодействия.
В физике механическая энергия делится на два вида - потенциальную и кинетическую энергию. Причиной изменения движения тел (изменения кинетической энергии) является сила (потенциальная энергия). Исследуя окружающий нас мир, мы можем заметить множество самых разнообразных сил: сила тяжести, сила натяжения нити, сила сжатия пружины, сила столкновения тел, сила трения, сила сопротивления воздуха, сила взрыва и т.д. Однако когда была выяснена атомарная структура вещества, стало понятно, что все разнообразие этих сил есть результат взаимодействия атомов друг с другом. Поскольку основной вид межатомного взаимодействия - электромагнитное, то, как оказалось, большинство этих сил - лишь различные проявления электромагнитного взаимодействия. Одно из исключений составляет, например, сила тяжести, причиной которой является гравитационное взаимодействие между телами, обладающими массой.
К началу XX века выяснилось, что все известные к тому моменту силы сводятся к двум фундаментальным взаимодействиям: электромагнитному и гравитационному. В 1930-е годы физики обнаружили, что ядра атомов состоят из нуклонов (протонов и нейтронов). Стало понятно, что ни электромагнитные, ни гравитационные взаимодействия не могут объяснить, что удерживает нуклоны в ядре. Было постулировано существование нового фундаментального взаимодействия: сильного взаимодействия. Однако в дальнейшем оказалось, что и этого недостаточно, чтобы объяснить некоторые явления в микромире. В частности, было непонятно, что заставляет распадаться свободный нейтрон. Тогда было постулировано существование слабого взаимодействия, и этого оказалось достаточно для описания всех до сих пор наблюдавшихся явлений в микромире.
Для количественного анализа перечисленных взаимодействий используют две характеристики: безразмерную константу взаимодействия, которая определяет величину взаимодействия, и радиус действия. Важнейшей характеристикой фундаментального взаимодействия является его радиус действия - максимальное расстояние между частицами, за пределами которого их взаимодействием можно пренебречь (табл.1).
Таблица 1 - Основные характеристики фундаментальных взаимодействий
ВидРадиус действия,