Материал: l_15
Константы
Константы
взаимодействия
взаимодействия
?
?
Оказалось
,
что
значения
констант
зависят
от
масштаба
относительных
расстояний
,
на
которых
происходят
взаимодействия
.
Константы
е
α
и
w
α
в
широкой
области
энергий
имеют
значения
:
1
0.0073
137
0.032
e
w
α
α
=
=
=
Константа
сильного
взаимодействия
s
α
в
области
расстояний
(
≈
1
Фм
)
имеет
порядок
единицы
.
Эта
особенность
сильного
взаимодействия
получила
специальное
название
непертурбативного
режима
сильного
взаимодействия
.
С
уменьшением
относительных
расстояний
константа
сильного
взаимодействия
заметно
уменьшается
.
На
расстояниях
масштаба
0.1
и
0.001
Фм
эта
константа
имеет
соответственно
следующие
значения
(1
) 1 2
(0.1
) 0.31
(0.001
) 0.105
s
s
s
Фм
Фм
Фм
α
α
α
≈ −
≈
≈
Объединение взаимодействий
Современные
идеи
объединения
различных
взаимодействий
берут
начало
от
работ
Ньютона
.
Ньютон
открыл
простой
закон
,
согласно
которому
сила
взаимодействия
между
двумя
массивными
телами
пропорциональна
их
массам
m
1
, m
2
и
обратно
пропорциональна
квадрату
расстояния
r
между
ними
:
1
2
2
m m
F G
r
=
,
G
−
гравитационная
постоянная
Ньютона
.
С
помощью
этого
закона
Ньютон сумел
рассчитать
как
закономерности
падения
тел
,
согласующиеся
с
наблюдениями
Галилея
,
так
и
закономерности
движения
планет
,
ранее
установленные
Кеплером
.
С
помощью
одного
закона
впервые
удалось
описать
явления
земных
и
космических
масштабов
.
Следующий
шаг
в
объединении
взаимодействий
был
сделан
Максвеллом
,
который
показал
,
что
электричество
,
магнетизм
и
свет
можно
описать
системой
дифференциальных
уравнений
,
которые
носят
его
имя
.
В
картине
объединения
взаимодействий
различают
три
порога
.
Первый
– 100
ГэВ
–
это
порог
электрослабого
взаимодействия
,
который
соответствует
массе
W-, Z-
бозонов
.
При
этих
энергиях
происходит
объединение
электромагнитного
и
слабого
взаимодействий
.
Второй
— ~10
15
ГэВ
.
Это
характерная
величина
энергии
,
при
которой
происходит
объединение
сильного
и
электрослабого
взаимодействий
.
Такой
массой
должны
обладать
X-
и
Y-
бозоны
,
обеспечивающие
симметрию
кварков
и
лептонов
. X-
и
Y-
бозоны
могут
превращать
кварки
в
лептоны
и
лептоны
–
в
кварки
.
Третий
— ~ 10
19
ГэВ
—
это
энергия Планка
.
При
этих
энергиях
в
единое
взаимодействие
объединяются
все
известные
взаимодействия
,
включая
гравитационное
.
Астрономия
Электричество
Механика
Магнетизм
Слабое
взаимодействие
Сильное
взаимодействие
Гравитационное
взамодействие
Электромагнитное
взамодействие
Электрослабое
взаимодействие
Великое
объединение
Атомы
Атомы
-
-
Молекулы
Молекулы
Электромагнитное поле атома сосредоточено в области
пространства размером
10
−
8
см
.
Для наблюдателя
,
находящегося
на
большом
расстоянии
,
атом
представляется
нейтральной
системой
,
так
как
положительный заряд ядра полностью компенсируется
отрицательным зарядом электронной оболочки
.
При
образовании молекулы прочно связанные внутренние
оболочки
атомов
практически
не
изменяются
.
Химические
и
физические
свойства
молекул
определяются
относительно
слабо
связанными
электронами внешней оболочки
.
Силы
,
связывающие
атомы в молекулы
,
имеют электромагнитную природу
.
Однако это лишь слабый
«
отголосок
»
сил
,
связывающих
электроны и атомное ядро
.
Молекулы
Молекулы
Кварки
Кварки
–
–
Адроны
Адроны
–
–
Ядра
Ядра
Расстояние
,
на
котором
проявляется
цветное
взаимодействие
≈
1
Фм
–
характерный размер адрона
.
Цветные взаимодействия кварков и глюонов формируют
адрон
.
Точно так же
,
как атом
,
состоящий из заряженных
частиц
,
является
электрически
нейтральным
образованием
,
адрон
,
состоящий из цветных объектов
,
является бесцветным объектом
.
Цвет проявляется
только на расстоянии
<
10
-13
см
.
Бесцветные адроны связаны друг с другом ядерными
силами
,
которые являются аналогом сил связывающих
нейтральные атомы в молекулы
.
Ядерные силы
–
это
слабый
«
отголосок
»
сильного взаимодействия между
цветными кварками в адроне
.
Атомные
Атомные
ядра
ядра
Эволюция массивной звезды
25
M
M
>
В
процессе
горения
звезды
в
её
центре
последовательно
истощаются
запасы
водорода
,
гелия
,
кислорода
,
неона
,
кремния
.
Термоядерные
реакции постепенно захватывают периферию звезды
,
приводя к расширению её оболочки
.
Если на
начальной стадии звезда имела однородный состав
,
то теперь она имеет слоистую структуру
.
В центре
массивной звезды содержатся элементы группы
железа
,
никеля
,
а на периферии
–
более лёгкие
элементы
.
Внешняя оболочка состоит из водорода
.