電磁相互作用粒子

基本的な電磁相互作用し、それが構築されている原則 - この記事は、自然の力と呼ばれるものを見ていきます。 そこにはまた、このトピックの研究への新たなアプローチの存在の可能性について語られます。 物理学の授業で学校で、生徒たちは「力」の概念の説明に直面しています。 摩擦力、重力の力、多くの類似の弾力性と強度 - 彼らは力が非常に多様であることを学びます。 （分子のその相互作用、例えば摩擦力、）非常に多くの場合、二次力の現象であるとしてではないそれらのすべては、基本的に呼び出すことができます。 結果として - 電磁相互作用も二することができます。 分子物理学は、ファンデルワールス力の例を示します。 また、多くの例や素粒子物理学を与えます。

自然の中で、

それは私たちが電磁的相互作用を協調させるように私は、天然に存在するプロセスの本質を取得したいと思います。 まさにそのすべての二次的な力を建て決定の基本的な力とは何ですか？ 誰もが、それが呼ばれるよう電磁的相互作用、または、電力が基本であることを知っています。 これは、マクスウェル方程式に起因する独自の一般化を持っているクーロンの法則、によって証明されます。 最近では、天然に存在する全ての磁気と電気的な力を説明します。 自然界の基本的な力 - それは電磁場の相互作用することを証明している理由です。 以下の例 - 重力の力。 でも学童は、重力の彼の理論によると、最近アインシュタイン方程式の適切な一般化を得た万有引力Isaaka Nyutona、の法則を知って、そして、電磁相互作用の力はあまりにも、自然の中で基本的です。

むかしむかし、それは、これら2人の基本的な力だけがあると信じられていたが、科学は次第にそれがそうではないことを証明し、進み出ました。 例えば、原子核の発見で、我々は、原子力発電の概念を導入しなければならなかった、または、彼らはすべての方向に飛んでいない理由は、核内の粒子の保持の原則を理解する方法。 自然の中でどのように電磁的な相互作用を理解し、勉強して記述するために、核の力を測定支援してきました。 その後、しかし、科学者たちは、核戦力は二次およびファンデルワールス力のような多くの症状であるという結論に達しました。 実際には、クォークを提供だけは本当に基本的な力は、互いに相互作用します。 次いで、 - 二次効果は - 核内の陽子と中性子の電磁場との相互作用です。 本当に基本的なクォークの相互作用である、グルーオンが交換されます。 このように自然の中で発見されたが、実際に第三の基本的な力です。

物語の続き

素粒子の崩壊、重い - 弱い相互作用の力 - 軽量化、及びその崩壊には十分に命名された電磁的相互作用の新しい強さを示します。 なぜ貧しいですか？ 自然の中で電磁干渉がはるかに強いですので。 そして再び、それは弱い相互作用の理論は、とても優雅に世界の絵に着手し、もともと完全にエネルギーが増大した場合、同じ公準を反映していない、素粒子の崩壊を説明することが判明しました。 古い理論は別のものに再設計された理由です - 弱い相互作用の理論は、この時間は普遍的であることが判明しました。 それが建てられたが、それは粒子の電磁的相互作用を記述する理論の残りの部分と同じ原理にしました。 途中で、それが来る彼について - 現代では、4つの研究と実証済みの基本的な相互作用、および第五があります。 すべての4つ - 、重力強い、弱い、電磁を - 単一原理に基づいて構築されている：粒子間に発生する力は、共有実装キャリアの結果である、またはそうでなければ - 相互作用を媒介します。

アシスタントのどのような？ 粒子質量はないが、それにもかかわらず、正常に電磁波又は光量子の量子交換に起因する電磁干渉を構築する - この光子。 電磁相互作用は時間として、一定の力で通信する荷電粒子の分野で光子によってそれを行い、クーロンの法則を治療します。 1個の質量のない粒子がある - グルーオンは、それが8つの品種を持っている、それはクォークを伝えるのに役立ちます。 この電磁相互作用は、電荷間の魅力である、そして強いと言われています。 はい、と 弱い相互作用は それが重い、より質量以上とれる鋼粒子を、それらが大規模であり、仲介がないわけではありません。 この中間ベクトル粒子。 彼らの重量と重量は、相互作用の弱さによるものです。 重力は力のやり取り量子重力場です。 これは、それも重力子実験的にまだ検出されていない、まだ研究は十分ではありません、粒子の電磁相互作用の魅力であり、量子重力我々はかなり存在していない、と我々はまだそれをすることができます記述する必要がありという理由だけで。

第5の力

強い、弱い、電磁、重力：私たちは、基本的な相互作用の4種類を検討しました。 相互作用は - それに関連付けられていない相互作用がないため、粒子の交換行為であり、かつ対称性のない考えを行うことはできません。 これは、粒子とその質量数を決定します。 質量の正確な対称性と常にゼロです。 光子とグルーオンの質量ではないので、それは、重力子ゼロに等しい - すぎます。 対称性が壊れている場合は、質量がゼロでなくなります。 対称性が壊れているため、このように、中間ベクターバイソンは、質量を有しています。 4つの基本的な相互作用は、我々が見て感じて、すべてを説明しました。 残りの部隊は、彼らの電磁結合が二次的であると言います。 しかし、2012年にそこに科学の躍進があって、一度有名になった別の粒子を、発見されました。 科学の世界における革命はまた、クォークとレプトンの間の相互作用のキャリアとして機能し、それが判明したように、ヒッグス粒子、の開口部を組織しました。

科学者、物理学者は、今第5の力、ヒッグス粒子であることが判明したの仲介があったと言う理由です。 対称性は、ここで壊れている：ヒッグス粒子は質量を持っているから。 このような相互作用の数は（現代の素粒子物理学における単語が単語「力」に置き換えられている）5に達しています。 私たちは、正確にそこにいる場合でも、離れて、これらの相互作用から知っていないので、たぶん私たちは、新たな発見を待っています。 我々が構築されていることが非常に可能性があり、そして今日このモデルは、それは完全に世界で認められ、すべての現象を説明し、非常に完了していないと思われます。 そしておそらく、いくつかの時間後に新しい相互作用して、新しい力があるでしょう。 重力、電磁気、強い弱い - 私たちは非常に徐々に現在の基本的な相互作用が知られていることを知ったので、そのような確率は、少なくともそこにあります。 科学の世界で議論されている超対称性粒子の性質に存在する場合、すべての後に、それは新しい対称性が存在することを意味し、対称性は、常にそれらの間を仲介新しい粒子の出現を伴います。 したがって、我々として一度電磁気、弱い相互作用は、例えば、あることを知って驚いた、以前に未知の基本的な力を聞きます。 私たち自身の自然に関する知識は非常に不完全。

相互接続性

最も興味深いのは、すべての新しい相互作用が必ずしも完全に未知の現象につながるなければならないということです。 例えば、我々は弱い相互作用を学んだしていなかった場合、我々は崩壊を発見しなかっただろうし、それが崩壊の我々の知識ではなかった場合、核反応のない研究は不可能だったんだろう。 我々は核反応を認識していなかった場合や、太陽が私たちに輝く方法を理解していないでしょう。 結局のところ、それは輝きませんでした、そして地球上の生命が形成されない場合。 そのような相互作用の存在は、それが極めて重要であることを示しています。 強力な相互作用が存在し、しない場合の原子核は安定ではないでしょう。 電磁気的相互作用に地球は太陽からエネルギーを受けて、彼から到着した光線は、地球を暖めます。 そして、すべての既知の相互作用が不可欠です。 ここでは例えば、ヒッグス。 ヒッグス粒子が磁場と相互作用することによって、粒子の質量を提供し、我々はそれが生き残っていませんでしずにいます。 そして、どのように、重力相互作用のない惑星の表面に滞在しますか？ それだけでなく、私たちのために不可能であるが、すべてでは何もありません。

絶対にすべての相互作用のは、さえ、我々はまだ知らないものは、人類が、知って理解し、そこに愛するすべてに必須です。 私たちは何を知っていますか？ はい、たくさん。 たとえば、私たちは、陽子が核内で安定していることを知っています。 非常に、私達にとって非常に重要で、そうでない場合と同じ方法で、この安定性は、ない人生はないだろう。 限られた時間の値 - しかし、実験は、陽子の寿命を示唆しています。 もちろん、ロング、10 ³⁴年。 しかし、それはそれは、新たな相互作用である、遅かれ早かれ、バラバラになることを意味し、プロトン、これはいくつかの新しい力が必要になります。 減衰プロトンはすでに対称性の新しい、非常に高い程度を想定し、理論を存在に対して、したがって、新しい相互作用が、我々は何も知らないうちに存在する可能性があります。

グランド統一

自然の団結は、すべての基本的な相互作用の建設の唯一の原則です。 多くの質問は、それらの数に関連して発生し、この特定の量のための理由を説明します。 バージョンは、ここに非常に多くを構築し、彼らが到達した結論では非常に異なっています。 すべての可能な方法の基本的な相互作用のちょうどそのような数の存在を説明するが、彼らは証拠を構築するための一つの原則です。 常に相互作用のほとんどの種類は、研究者が一つにマージしようとしています。 したがって、このような理論や大統一理論と呼ばれます。 かのように世界の木の枝：複数の枝、およびトランクは常に同じです。

アイデアを統一し、すべてのこれらの理論があるからです。 対称性の喪失に起因して、単一の給トランクのすべての既知の相互作用の根が出て分岐し始め、我々は実験的に観察することができ、様々な基本的な相互作用を形成しました。 それが今日の実験はアクセスできない、非常に高エネルギー物理学を必要とするため、この仮説は、まだ確認できませんでした。 それは非常に可能であり、これは、我々はこれらのエネルギーを所有していない決して持っていないオプションです。 しかし、この障害物の周りにかなり可能です。

別として

私たちは、宇宙、自然アクセラレータ、およびそれに発生するすべてのプロセスを持って、すべての既知の相互作用の共通のルーツについても、最も大胆な仮説をチェックすることを可能にします。 自然の中での相互作用を理解することのもう一つの興味深い仕事は、おそらくより複雑です。 自然の他の力と重力に関連する方法を理解する必要があります。 これは、基本的な相互作用は、この理論の構築の原理に従って、すべての人に似ているという事実にもかかわらず、別にそれとして立っています。

アインシュタインは電磁気でそれをリンクしようと、重力の理論を研究しました。 この問題を解決するための見せかけの現実にもかかわらず、その理論はまだ起きていません。 今、人類はもう少し知っている、少なくとも私たちは強く、弱い相互作用について知っています。 そして、統一理論の完全な建設今ならば、それは確かに、再び知識の欠如に影響を与えます。 なし - これまでのすべての量子物理学と重力によって決まるの法律に従うことから、他の相互作用と同等の重力を置くことができませんでした。 量子論によると、全ての粒子が特定のフィールドの量子あります。 しかし、量子重力は、少なくともまだ、存在していません。 しかし、すでに発見された相互作用の数は、任意の単一の方式にはできませんかについて大声で繰り返します。

電界

戻る1860年に、偉大な19世紀の物理学者ジェームス・クラーク・マックスウェル電磁誘導を説明する理論を作り出すことに成功しました。 場合空間における特定の点における磁界の変化電場。 このフィールドは、閉じた導体を発見された場合、誘導電流が電場に流れます。 電磁界の彼の理論マックスウェルは、その可能性の高い逆のプロセスを証明：スペースのある時点での時間の変化電場が磁場を必要とする場合は。 だから、どんな変化が変化する電界を引き起こす可能性があり、磁場の時間における電気交番磁界の変化を得ることができます。 電磁 - これらの変数は、統一されたフィールドが主催お互いのフィールドを生成します。

式からマクスウェルの理論を次の最も重要な結果 - 時間と空間の電磁界を伝搬する電磁波があることを予測、すなわち。 電磁界の発生源は、 加速電子の電荷が移動します。 音響異なり（弾性）電磁波はでも、真空中で、任意の材料で伝播することができます。 真空中での電磁干渉光（C毎秒= 299 792キロ）の速度で伝播します。 波長が異なっていてもよいです。 万メートルから0005メートルの電磁波 - これは、任意のワイヤなしで一定距離のための信号であり、私たちに情報を送信するために使用される電波です。 アンテナに流れる高周波電流で電波を作成しました。

波は何ですか

電磁放射の長さは0.005マイクロメートルからの可視光と電波との間の範囲にあるもの、すなわち、1メートルの範囲にある場合 - 赤外線です。 バッテリー、ストーブ、白熱灯：彼はすべて加熱された遺体を発します。 特別な装置も絶対暗闇の中で、それを放射する物体の画像を取得するために、可視光に赤外線を変換します。 可視光は、770〜380ナノメートルの波長を発する - 色は、赤色から紫色になります。 世界の情報の大部分は、我々はビジョンを通じて受信するので、スペクトルのこの部分は、人間の生活のために最大限の重要性を持っています。

電磁放射が紫色未満の波長を有する場合、細菌を殺す紫外光です。 X線は、目に見えません。 彼らはほとんどの材料の可視光不透明の層を吸収しません。 X線は、ヒトおよび動物の内臓の病気を診断しました。 電磁放射は、素粒子の相互作用によって生成され、ガンマ線照射によって得られた励起された原子核によって放出される場合。 それは、高エネルギーに限定されるものではないので、これは、電磁スペクトルの中で最も広い範囲です。 ガンマ線は柔らかく、厳しいものになることができます：原子核内のエネルギー遷移 - ソフト、および核反応で - 剛体。 これらの光線は、容易分子および生物学的特徴をプルダウン。 ガンマ線の雰囲気に介して取得することができない偉大な幸福。 宇宙からのガンマ線を観察することができます。 異なる方向に散乱粒子にそれらを分解、ガンマ量子クラッシュ核原子数：非常に高いエネルギーの電磁相互作用は、光に近い速度で伝播します。 制動時、それらは特別な望遠鏡の可視光を発します。

未来 - 過去から

前記したように、電磁波は、マクスウェルによって予測されます。 彼は慎重に検討し、磁気的および電気的な現象が描かれた上で、数学少しナイーブ画ファラデー、信じることを試みました。 これは、マクスウェルは、対称性の欠如を発見しました。 そして彼は、交流電界が磁界およびその逆を生成する方程式の数を証明することができたこと。 これは、そのようなフィールドを信じて、導体は、いくつかの巨大な速度で真空中を移動してから切り離すために彼を導きました。 そして、彼はそれを考え出しました。 速度は、1秒あたり数千キロをtrohstamに近かったです。

これは、相互作用の理論と実験です。 例では、我々は、電磁波の存在を知ったその開口部です。 それは物理学、絶対に異質な概念の助けを借りて一緒に来たでは - それは、同じオーダーの物理的現象であると磁気と電気、それだけの異なる側面が通信しています。 理論は互いに前後に配置されており、それらの全ては、互いに密接に関連している：電弱相互作用の理論、同じ位置は、これはここに（強いと電弱相互作用を覆う、量子色力学を組み合わせたすべての弱い核力及び電磁等、精度により説明した例について）より低いが、動作が継続している間。 量子重力と弦理論のように集中的に研究分野な物理学者を。

調査結果

それは私たちを囲む空間が完全に電磁放射が浸透していることが判明：星と太陽、月や他の天体、それは地球そのものであり、そしてすべての人の手の中に携帯電話、およびアンテナステーション - このすべては、異なる名前の電磁波を放射します。 オブジェクトは、赤外線、無線、可視光、バイオフィールド線、X線等の異なる放射する振動の周波数に応じ。

電磁場が配布されるとき、それは電磁波となります。 これは単にエネルギーの無尽蔵の源であり、分子及び原子の電荷を振動させます。 電荷が振動する場合には、その動きが加速し、したがって電磁波を放射します。 磁場が変化した場合、フィールドは順番に、磁気渦フィールドを励起、電気渦によって励起されます。 プロセスが次々とポイントを受け入れ、スペースを通過します。