Raf agnir á milliverkunum

Þessi grein mun líta á það sem kallað er náttúruöflin - grundvallar raf samskipti og þær meginreglur sem það er byggt. Það verður einnig að segja um möguleika á tilvist nýrra aðferða til að rannsaka þetta efni. Í skólanum í eðlisfræði flokka, eru nemendur frammi með skýringu á hugtakinu "gildi". Þeir læra að kraftur getur verið mjög fjölbreytt - frictional afl, þyngdarkraftinum, mýkt og styrk margra svipuð. Ekki allir þeirra er hægt að kalla grundvallaratriði, eins og er mjög oft fyrirbæri efri gildi (núnings gildi, til dæmis, með samskiptum sínum sameindanna). Raf samskipti geta einnig verið annar - sem afleiðing. Molecular Eðlisfræði gefur dæmi um Van der Waals gildi. gefur einnig mörg dæmi -og ögn eðlisfræði.

Í náttúrunni,

Mig langar til að fá að kjarna ferli sem koma í náttúrunni, eins og það gerir okkur að vinna raf samskipti. Hvað nákvæmlega er grundvallaratriði afl sem ákvarðar öll byggð efri herafla sínum? Allir vita að raf samskipti, eða, eins og það er kallað, raforku er grundvallaratriði. Þetta er sést af lögum Coulombs, sem hefur eigin alhæfingu hennar stafar af Maxwell jöfnur. Nýleg lýsa öllum náttúrulega fyrir segulmagnaðir og raf sveitir. Það er hvers vegna það er sannað að samspili rafsegulsvið - grundvallar náttúruöflin. Eftirfarandi dæmi - gildi þyngdarafl. Jafnvel skólabörn vita um lögmál alhliða Þyngdarafl Isaaka Nyutona, sem einnig nýverið fékk rétta alhæfing jöfnur Einsteins, og samkvæmt kenningu hans þyngdarafl, krafturinn raf samskiptum er grundvallaratriði í náttúrunni líka.

Einu sinni var talið að það eru aðeins þessar tvær grundvallaratriði sveitir, en vísindi kom fram, smám sanna að það er ekki svo. Til dæmis, með the uppgötvun af lotukerfinu kjarna sem við þurftum að kynna hugmyndina um kjarnorku, eða hvernig á að skilja regluna um varðveislu agna inni í kjarnanum, hvers vegna þeir fljúga ekki í burtu í allar áttir. Skilja hvernig raf samskipti í náttúrunni, hefur hjálpað mæla kjarnorku sveitir, til náms og lýsa. Í kjölfarið, þó vísindamenn komu að þeirri niðurstöðu að kjarnorku sveitir eru efri og í mörgum birtingarmyndum eins og Van der Waals gildi. Í raun aðeins virkilega grundvallaratriði sveitir sem veita kvörkum samskipti við hvert annað. Þá - annar áhrif - er samspil milli rafsegulsvið af róteinda og nifteinda í kjarnanum. Sannarlega grundvallaratriði er samspil kvörkum, eru gluons skipst. Þannig fannst í náttúrunni er í raun þriðja grundvallaratriði gildi.

Framhald af sögunni

Elementary agnir rotnun, þungur - á léttari og rotnun þeirra lýsir nýja styrk raf samskipti, sem er vel heitir - krafti veikburða samskiptum. Hvers vegna fátækur? Vegna þess að raf truflunum í náttúrunni er miklu sterkari. Og aftur, sneri það út að kenningin um veikburða samskipti, svo þokkafullur lagt á myndinni í heiminum og upphaflega fullkomlega lýsir hrörnun grunn agnir, endurspegla ekki sömu gengur út, ef orkan eykst. Það er ástæðan gamla kenning hefur verið endurhannað til annars - kenning um veikburða samskiptum, í þetta sinn reyndist vera alhliða. Þó að það var byggt var það á sömu meginreglum og the hvíla af the kenningar lýsa raf samspil agna. Í nútímanum, það eru fjórir rannsakað og sannað grundvallar samskipti og fimmta - á leiðinni, um hann mun koma. All fjórir - gravitational, sterkur, veik, raf - eru byggð á einni meginreglu: kraftinum sem myndast á milli agnanna er afleiðing af henni er deilt með Framkvæmda burðarefni, eða á annan hátt - miðla málum samskipti.

Hvers konar aðstoðarmaður? Þessi photon - án massa agna, en engu að síður tókst byggir rafsegultruflanir vegna að skiptast skammtafræði rafsegulbylgjur eða ljós skammtafræði. Raf samskipti er framkvæmd af ljóseindir á sviði hlaðinna agna, sem samskipti við tiltekinn gildi, eins og þeim tíma sem það og skemmtun lögum í Coulombs. Það er eitt massless ögn - gluon, það hefur átta tegundir, það hjálpar samskipti kvörkum. Þetta raf samskipti er aðdráttarafl milli gjöldum, og það er sagt að vera sterk. Já, og veiku samskipti er ekki án milliliða, sem stál agnir með massa meira en það, þeir eru miklu, sem er þungur. Þessu milliefni vektor bosons. þyngd þeirra og þyngd er vegna veikleika í samskiptum. Þyngdarafl er afl ungmennaskipti skammtafræði gravitational sviði. Þetta er aðdráttarafl raf samspili agna, það er samt ekki nóg rannsakað, jafnvel Graviton tilraunum ekki enn greind, og skammtafræði þyngdarafl við erum ekki alveg það, og bara vegna þess að við verðum að lýsa því getur ekki enn.

fimmta afl

Við talin fjórar tegundir af grundvallar samskiptum: sterk, veik, raf, gravitational. Samskipti - er athöfn skipti agna, og ekki hugmynd um samhverfu getur ekki gert, vegna þess að það er engin milliverkun sem er ekki í tengslum við það. Það ákvarðar fjölda agna og massa þeirra. Með nákvæmlega samhverfu massa er alltaf núll. Svo photon og gluon massi er ekki, það er jafnt og núll, sem Graviton - líka. Ef Symmetry er brotinn, massa hættir að vera núll. Þannig hafa millistig vektor Bison massa, því Symmetry er brotinn. Fjögur grundvallaratriði milliverkanir útskýrði allt sem við sjáum og feel. Eftirstöðvar öfl segja að rafsegulsvið tenging þeirra er annar. Hins vegar, í 2012 var bylting í vísindum og fannst annar ögn, þegar frægur. A byltingu í vísinda heiminum hefur skipulagt opnun Higgs bóseind, sem, eins og það rennismiður út, einnig þjónar sem burðarefni samspili kvörkum og létteindum.

Það er ástæðan fyrir vísindamenn-eðlisfræðingar segja nú að það væri fimmtungur afl, milliliður sem reyndist vera Higgs bóseind. Symmetry er brotinn hér: frá Higgs bóseind hefur massa. Þannig hefur fjöldi milliverkana (orðið í nútíma ögn eðlisfræði komi orðið "afl") hefur náð fimm. Kannski erum við að bíða eftir nýjum uppgötvunum, þar sem við vitum ekki nákvæmlega hvort það jafnvel burtséð frá þessum samskiptum. Það er mjög líklegt að við höfum byggt, og í dag þetta líkan, það virðist fullkomlega skýrir alla fyrirbæri sést í heiminum, og er ekki alveg lokið. Og kannski, eftir nokkurn tíma verður ný samskipti og ný styrk. Líkurnar á slíku er að minnsta kosti vegna þess að við lærðum mjög smátt og smátt að það eru nú þekktir grundvallar samskipti - sterkur, veikar, raf, gravitational. Eftir allt saman, ef það er í eðli supersymmetric agnir, sem eru rædd í vísinda heiminum, þýðir það tilvist nýs samhverfu og Symmetry felur alltaf í sér tilkomu nýrra ögnum sem miðla á milli þeirra. Þannig heyrum við af áður óþekktri grundvallar gildi, eins og einu sinni var hissa á að læra að það eru, til dæmis, raf, veikt samskipti. Þekking varðandi eigin eðli okkar mjög ófullnægjandi.

samtenging

The áhugaverður hlutur er að allir ný samskipti verður endilega að leiða til alveg óþekkt fyrirbæri. Til dæmis, ef við hefðum ekki lært um veikburða samskiptum, við myndum aldrei hafa uppgötvað hrun, og ef það var ekki í þekkingu okkar á rotnun, engin rannsókn kjarnorku viðbrögð hefði verið ómögulegt. Og ef við vorum ekki kunnugt um kjarnorku viðbrögð, myndi ekki skilja hvernig sólin skín á okkur. Eftir allt saman, ef það var ekki skína, og lífið á jörðinni yrði ekki mynduð. Þannig að nærvera samskiptum gefur til kynna að það er afar mikilvægt. Ef sterk víxlverkun er ekki til, og lotukerfinu kjarna væri ekki stöðugt. Vegna raf samskiptum Earth fær orku frá sólinni, og ljósgeislar koma frá honum, hita jörðina. Og allar þekktar milliverkanir eru nauðsynleg. Hér Higgs, til dæmis. Higgs bóseind veitir ögn massa af samskiptum við á þessu sviði, við erum án þess að það hefði ekki lifað. Og hvernig, án þess gravitational samspil að vera á yfirborði plánetu? Það væri ómögulegt ekki aðeins fyrir okkur, en ekki neitt.

Endilega allar milliverkanir, jafnvel þeim sem við vitum ekki enn, er að verða til allt sem mannkynið þekkir, skilur og elskar það. Hvað getum við vita? Já, mikið. Til dæmis vitum við að róteind er stöðugt í kjarnanum. Mjög, mjög mikilvægt fyrir okkur, þetta stöðugleika þess, annars á sama hátt að það væri ekkert líf. Hins vegar benda tilraunir sem róteind líf - tímavirði takmörkuð. Long, auðvitað, 10 ³⁴ ára. En það þýðir að fyrr eða síðar falla í sundur, og róteind, og þetta mun þurfa sumir nýtt afl, sem er ný samskipti. Gegn rotnun róteindir eru þegar til kenningu sem tók nýja, miklu hærri gráðu af samhverfu, því ný samspil gæti til þess sem við vitum ekki neitt.

Grand sameiningu

Einingu náttúrunnar er eina reglan um byggingu allra grundvallar samskipti. Margar spurningar vakna í tengslum við fjölda þeirra og útskýra ástæður fyrir þessari tilteknu magni. Útgáfur byggð hér mjög mörgum, og þeir eru mjög mismunandi í niðurstöðum náð. Útskýra tilvist bara svona nokkrum grundvallar samskipta í öllum mögulegum hætti, en þeir eru eitt meginregla að byggja sönnunargögn. Alltaf mest mismunandi tegundir af samskiptum, vísindamenn eru að reyna að sameinast í eina. Því svo kenningar og kenningar sem kallast Grand Sameinað. Eins og ef heimurinn tré útibú: fjölmarga útibú og skottinu er alltaf sú sama.

Það er vegna þess að það eru allir þessir kenningar sameiningartákn hugmynd. Rót allra þekktra víxlverkunum einn fóðrun skottinu, sem er vegna þess að tap á samhverfu byrjaði að útibú út og myndaði ýmis grundvallaratriði milliverkanir sem við getum fylgst með tilraunum. Þessi tilgáta var ekki hægt að staðfesta enn, vegna þess að það þarf mjög mikla orku eðlisfræði, tilraunir náðist í dag. Það er mjög hægt, og það er möguleiki að við höfum aldrei ekki í eigu þessara orku. En í kringum þetta hindrun er alveg mögulegt.

sundur

Við höfum alheiminum náttúrulega eldsneytisgjöf, og öll þau ferli sem eiga sér stað í það, gera það mögulegt að stöðva jafnvel mest áræði tilgátur um sameiginlegar rætur öllum þekktum milliverkunum. Annað áhugavert verkefni skilning á samskiptum í náttúrunni er jafnvel flóknari. Það er nauðsynlegt að skilja hvernig á að tengjast þyngdarafl með öðrum náttúruöflin. Þetta er grundvallaratriði samspil stendur eins og það sérstaklega, þrátt fyrir að í samræmi við meginregluna um byggingu þessa kenningu er svipað öllum öðrum.

Einstein rannsakað kenningar um þyngdarafl, að reyna að tengja það með rafsegulfræði. Þrátt fyrir virðist raun að leysa þetta vandamál, þá er kenningin hefur enn ekki gerst. Nú veit mannkynið aðeins meira, að minnsta kosti við vitum um sterkum og veikum samskipti. Og ef nú lokið byggingu sameinað kenning, það verður örugglega hafa áhrif á ný skortur á þekkingu. Hingað tókst að setja þyngdarafl á sambærileg við aðrar milliverkanir, þar sem allar hlýða lögmálum ráðist af skammtafræði eðlisfræði og þyngdarafl - nr. Samkvæmt skammtafræði kenning, eru allar agnir í Quanta á ákveðnu sviði. En skammtafræði þyngdarafl er ekki til, að minnsta kosti ekki ennþá. Hins vegar er fjöldi nú þegar uppgötvað samskipti endurtekur hátt um hvað getur ekki verið einn kerfi.

rafsvið

Aftur árið 1860 var mikill nítjándu öld eðlisfræðingurinn James Clerk Maxwell tekist að skapa kenningu til að útskýra raf framkalla. Þegar breyting á segulsviði í ákveðnum tímapunkti í rúm rafmagns sviði. Ef þessi reitur er að finna lokaðan leiðara, framkalla núverandi rennur í rafsvið. Kenning hans um rafsegulsvið Maxwell sannar að líklegt gagnstæða ferli: Ef breyting á tíma rafsviðið í ákveðnum stað í geimnum verður krafist segulsvið. Svo allar breytingar geta valdið breytilegur rafsvið og getur fengið breytingu á rafmagns skiptis segulsviði í segulsviði tíma. Þessar breytur, mynda hvor aðra reiti vegum sameinað sviði - raf.

Mikilvægasta niðurstaða sem hér segir frá formúlum kenningu Maxwell er - spá að það eru rafsegulbylgjur, þ.e. fjölgunar rafsegulsvið í tíma og rúmi. The uppspretta af raf sviði eru að flytja með hröðun rafmagns gjöldum. Ólíkt hljóðeinangrun (teygjanlegt) rafsegulbylgjur geta breiða í hvaða efni, jafnvel við lofttæmi. Raf truflunum í lofttæmi elskulega með hraði ljóss (c = 299 792 km á sekúndu). The bylgjulengd getur verið mismunandi. Rafsegulbylgjur frá tíu þúsund metra á 0,005 metra - þetta er útvarpsbylgjur sem eru notaðir til að senda upplýsingar til okkar, það er merki um ákveðna fjarlægð án vír. Búið útvarpsbylgjur á hátíðni straum sem rennur í loftnet.

Hvað eru öldurnar

Ef lengd rafsegulgeislun er á bilinu frá 0.005 míkrómetrum til 1 metra, þ.e.a.s. þær sem eru á bilinu milli sýnilegu ljósi og útvarpsbylgjum - er innrauða geislun. gefa frá sér öll hans upphituð stofnanir: rafhlöður, ofna, glóperur. Sérstök tæki umbreyta innrauða geislun í sýnilegt ljós, til að fá myndir af hlutum sem gefa frá sér það, jafnvel í hreinum myrkri. Sýnilegu ljósi gefur frá sér bylgjulengd 770 til 380 nanómetrar - liturinn verður úr rauðu í fjólublátt. Þessi hluti af litrófi hefur til mannlegs lífs afar mikilvægt, vegna þess að mikill hluti af þeim upplýsingum um heiminn sem við fáum í gegnum sjón.

Ef rafsegulgeislun hefur bylgjulengd minni en fjólubláa lit er útfjólublátt ljós sem drepur bakteríur. X-rays eru ekki sýnileg að auganu. Þeir gleypa varla sýnilegt ljós ógegnsæ lög af efni. X-Ray greindist sjúkdóma innri líffærum manna og dýra. Ef rafsegulgeislun er framleitt með því samspili grunn agnir og berst frá örvuðu kjömum sem fengnar eru með geislun gamma. Þetta er mest breiður svið í rafsegulrófinu því það er ekki takmörkuð við hár orku. Gamma geislun getur verið mjúkur og sterkur: orku umbreytingum innan lotukerfinu kjarna - mjúk og í kjarnorku viðbrögð - stíf. Þessir geislar auðveldlega rífa niður sameindir og líffræðilega eiginleika. Mikill hamingja að í andrúmslofti gammageislum getur ekki komast í gegnum. Fylgjast gamma-geislum frá geimnum getur verið. Við mjög háa orku raf samskipti elskulega á hraða nálægt ljósinu: gamma Quanta skotin kjarna frumeinda, brjóta þá niður í agnir, dreifingar í mismunandi áttir. Þegar bremsað, losa þeir ljós, sýnilegt í sérstökum sjónaukum.

Úr fortíðinni - í framtíðinni

Rafsegulbylgjur, sem hefur verið sagt, og spáð af Maxwell. Hann lærði vandlega og reyndu að trúa á stærðfræði örlítið barnaleg myndir Faraday, sem segulmagnaðir og raf fyrirbæri voru lýst. Það var Maxwell uppgötvaði skortur á samhverfu. Og að hann væri fær um að sanna fjölda jöfnur sem skiptist rafmagns sviðum mynda segulmagnaðir og öfugt. Þetta leiddi hann til að trúa að slík reiti og taktu frá leiðarar eru flutt í gegnum tómarúm með einhverjum risa hraða. Og hann mynstrağur það. Hraði var nálægt því að trohstam þúsundir kílómetra á sekúndu.

Það er samspil kenningar og tilraunir. Sem dæmi má nefna opnun þar sem við lærðum um tilvist rafsegulbylgjur. Í það kom saman með hjálp eðlisfræði algerlega ólíkum hugmyndum - segulsvið og rafmagn, þar sem það er líkamlegt fyrirbæri sömu röð, bara mismunandi hliðar þess eru í samskiptum. Kenningar er raðað einn á bak við aðra, og eru þau öll nátengd hvert öðru: kenningin um electroweak samskiptum, til dæmis, þar sem sömu stöðu sem lýst er með veikburða kjarnorku gildi og raf, o.fl. Allt þetta sameinar skammtafræði chromodynamics, nær sterka og electroweak samskipti (hér, nákvæmni en lægra en rekstur áfram). Mikið rannsakað sviðum eins eðlisfræðingar sem skammtafræði þyngdaraflsins og strengjafræði.

niðurstöður

Það kemur í ljós að rýmið umhverfis okkur alveg gegnsýrð rafsegulgeislun: stjörnunum og sólinni, tunglinu og öðrum himneskur stofnana, það er jörðin sjálf og hvert síma í höndum mannsins, og loftnet stöðvar - allt þetta gefur rafsegulbylgjur af mismunandi nöfnum . Eftir því hversu oft á sveiflum, sem geislar hluturinn mismunandi innrauða, útvarpi, sýnilegu ljósi, Bio-sviði geislum, röntgengeislun og þess háttar.

Þegar rafsegulsvið er dreift, það verður rafsegulbylgja. Það er einfaldlega ótæmandi uppspretta orku, titra rafmagns gjöld á sameindir og atóm. Og ef gjaldið sveiflast, hreyfing hennar er hraðari og því gefur frá sér rafsegulbylgjur. Ef segulmagnaðir breytingar sviði, svæðið er spennt með rafmagns hringiðu sem aftur á móti, ertir segulmagnaðir Vortex sviði. Ferlið fer í gegnum geiminn, faðma einn punkt á eftir öðru.