Фундаментальные взаимодействия

Взаимодействие – категория, отражающая процессы воздействия объектов друг на друга, их взаимную обусловленность и порождение одного объекта другим. Взаимодействие – объективная и универсальная форма движения и развития, определяет существование и организацию любой материальной системы.

Все явления макромира обусловлены двумя видами взаимодействия: гравитационным и электромагнитным. Эти взаимодействия способны к распространению на очень большие расстояния (R → ∞), поэтому существенны и в астрономических масштабах. При этом достаточно слабое для тел макромира гравитационное взаимодействие оказывается определяющим в галактических масштабах, где взаимодействуют чрезвычайно массивные объекты. Структура мегамира формируется, по-видимому, главным образом именно гравитационным взаимодействием. Электромагнитное взаимодействие, реализующееся между частицами, несущими электрический заряд, обуславливает и устойчивость атома, и атомно-молекулярную структуру вещества, т.е. существенно для явлений микромира. Гравитационное взаимодействие между микрообъектами пренебрежимо мало.

Проникновение в мир элементарных частиц в первой половине ХХ в. привело к открытию двух новых типов взаимодействия, проявляющихся только на очень малых расстояниях и получивших названия «сильное» и «слабое».

За формирование и устойчивость атомного ядра из нуклонов (протонов ⁺p и нейтронов ⁰n) ответственно сильное взаимодействие. Оно не зависит от электрического заряда и гораздо интенсивнее электромагнитного, поэтому положительные протоны удерживаются друг около друга несмотря на электрическое отталкивание, тоже существенное на таком малом расстоянии.

Слабое взаимодействие проявляется не в притяжении или отталкивании между частицами, а в способности к взаимным превращениям элементарных частиц, в частности нуклонов:

(4.2)

Нуклоны превращаются друг в друга с образованием электронов или позитронов (положительных электронов), а также антинейтрино () или нейтрино (). Электроны и нейтрино, участвующие в слабом взаимодействии, относятся к классу лептонов. Частицы, способные и к сильному, и к слабому взаимодействию (например, нуклоны), относятся к группе адронов.

Итак, нашу Вселенную формируют взаимодействия четырех видов: гравитационное, электромагнитное, сильное и слабое. От радиуса их распространения зависит масштаб явлений, в которых они играют основную роль. Гравитация ответственна за явления астрономического масштаба и проявляется в макромире, электромагнитное взаимодействие существенно во многих явления макро- и микромира, сильное и слабое - в явлениях ядерного масштаба, в мире элементарных частиц.