F3- Oddziaływania fundamentalne 1

ODDZIAŁYWANIA FUNDAMENTALNE

Za ruchy ciał a szczególnie za zmiany stanu ruchu ciał
odpowiedzialne są oddziaływania między nimi.

Oddziaływanie – wzajemny wpływ stanu cząstki lub
układu cząstek na stan ruchu cząstki lub układu cząstek.

Oddziaływania fundamentalne nie daje się wyjaśnić
za pomocą innych oddziaływań.

Cztery oddziaływania fundamentalne:

•

oddziaływanie grawitacyjne

•

oddziaływanie elektromagnetyczne

•

oddziaływanie silne ( jądrowe)

•

oddziaływanie słabe

F3- Oddziaływania fundamentalne 2

ODDZIAŁYWANIE GRAWITACYJNE

między wszystkimi cząstkami

Galaktyka Spiralna - M31

r

r

m

m

3

2

1

g

G

F

=

2

11

2

6,67 10

Nm

G

kg

−

=

⋅

F3- Oddziaływania fundamentalne 3

ODDZIAŁYWANIE GRAWITACYJNE

Zgodnie z

Ogólną Teorią Względności

źródłem pola grawitacyjnego jest energia

W wypadku Merkurego, najbliższego Słońcu, teoria przewiduje , że
długa oś jego orbity powinna obracać się około 1 stopnia na 10 tysięcy
lat. W ostatnich latach zmierzono pozostałe, jeszcze mniejsze poprawki
do ruchu planet i zgadzają się one z przewidywaniami OTW.

F3- Oddziaływania fundamentalne 4

ODDZIAŁYWANIE ELEKTROMAGNETYCZNE

F3- Oddziaływania fundamentalne 5

ODDZIAŁYWANIA ELEKTROMAGNETYCZNE

między ładunkami elektrycznymi

r

r

Q

Q

3

2

1

0

el

4

1

F

πε

=

ε

0

= 8,85·10

-12

C

2

/Nm

2

Tworzy wiązania w

•

atomach,

•

cząsteczkach

•

kryształach

Opowiada za

•

emisję i absorpcję światła

•

sprężystość

•

tarcie

•

procesy chemiczne

i biologiczne

Stosunek siły odpychania elektrostatycznego do siły
przyciągania grawitacyjnego dwóch elektronów

F

el

/

F

g

≈ 4·10

42

5

x

10

-15

m

2

x

10

-10

m

F3- Oddziaływania fundamentalne 6

ODDZIAŁYWANIE SILNE

między hadronami

•

Odpowiada za oddziaływania między cząstkami
elementarnymi i ich rozpady

•

Tworzy wiązania nukleonów w jądrach
atomowych

-1

q

0

q

,

,

leptony

-1/3

q

2/3

q

,

,

kwarki

=

=





































=

=





































τ

ν

µ

ν

ν

τ

µ

e

b

t

s

c

d

u

e

F3- Oddziaływania fundamentalne 7

ODDZIAŁYWANIE SŁABE

między wszystkimi cząstkami

Odpowiada za niektóre rozpady cząstek

elementarnych np. przemianę

β:

µ

→

e + v

e

+ v

µ

Λ

→

p +

π

−

K

0

→

π

+

+

π

−

n

→

p + e

−

+ v

e

Oddziaływanie słabe nie tworzy układów związanych,
ma bardzo krótki zasięg

d < 10

–15

m

Jest przenoszone przez bozony pośredniczące

Z

0

, W

−

, W

+

F3- Oddziaływania fundamentalne 8

CZĄSTKI POŚREDNICZĄCE

oddziaływanie

nośnik

symbol

spin

masa

[GeV]

zapach

kolor

silne

8 gluonów

g

i

1

0

−−−−

++++

elektro-

magnetyczne

1 foton

γ

1

0

−−−−

−−−−

słabe

3 bozony

pośredni-

czące

W

+

W

-

Z

0

1

~ 80

++++

−−−−

grawitacyjne 1 grawiton

G

2

~ 90

−−−−

−−−−

Ani pola ani wirtualne kwanty nie są bezpośrednio
obserwowalne