Елементарні частинки

Але як іде справа у світі мікрооб'єктів з описом їхнього руху і стану? Відомо, що в класичній механіці на це питання відповідають закони збереження енергії (1), імпульсу (2) і моменту імпульсу (3):

AU=Q-A, (1)

де AU — зміна внутрішньої енергії системи; Q — теплота, що надається системі; А — робота, здійснена системою над зовнішніми тілами.

де тг т2 — маса тіл 1 і 2;

V1, V2 — швидкість тіл 1 і 2.

L — const, (3)

де L — момент імпульсу замкненої системи.

Усі закони збереження є наслідками певних властивостей простору й часу.

Час однорідний, тобто протікання фізичних процесів не залежить від того, який момент обраний за початковий відлік. Наслідком однорідності часу є закон збереження енергії.

Усі точки в просторі фізично рівноправні, що дозволяє вважати однорідним простір. Наслідком цього є закон збереження імпульсу.

Закон збереження моменту імпульсу є наслідком ізотропності простору, тобто фізичної рівноправності всіх напрямків у просторі.

Ще жоден експеримент не довів, що в мікросвіті ці закони не виконуються, тому такі динамічні змінні, як енергія, імпульс і момент імпульсу, для елементарних частинок також зберігають свій зміст. Однак специфічна природа мікрооб'єктів вносить деякі зміни в закони, що їх описують. Поправки при описі мікрооб'єктів вносяться на підставі ідеї квантування фізичних величин і корпускулярно-хвильового дуалізму.

Взаємодії елементарних частинок

У мікросвіті здійснюються чотири типи фундаментальних взаємодій. З них тільки дві (гравітаційна і електромагнітна) відповідають процесам макросвіту.

Гравітаційна взаємодія для процесів мікросвіту настільки мала, що звичайно нею нехтують. Це пов'язано головним чином з тим, що маси елементарних частинок дуже малі. Однак вона властива всім частинкам без винятку.

Електромагнітна взаємодія ґрунтується на процесах, що відбуваються з частинкою в електромагнітному полі. Для електронейтральних частинок (нейтрино, антинейтрино, фотон) вона не здійснюється. Саме електромагнітна взаємодія обумовлює існування атомів і молекул, тому що зв'язок між ядром і електронами здійснюється завдяки їхнім різнойменним зарядам.

Слабка взаємодія охоплює процеси, що відбуваються за участю нейтрино або антинейтрино. Це найповільніша з усіх взаємодій мікросвіту. До неї зараховують такі процеси, як β- і μ-розпади, безнейтринні процеси розпаду частинок з великою тривалістю життя (τ = 10-10 с).

Сильна взаємодія виявляє себе у зв'язку протонів і нейтронів у ядрі, хоча ядерні сили — це тільки окремий випадок сильної взаємодії.

Основні властивості ядерних сил

1. Ядерні сили — це сили притягання, тому що вони утримують нуклони всередині ядра; у тому числі вони забезпечують зв'язок між однойменно зарядженими протонами. При дуже тісному зближенні нуклонів ядерні сили між ними мають характер відштовхування.2. Ядерні сили — це не електричні сили, тому що вони діють не тільки між зарядженими протонами, але і нейтронами, що не мають заряду. Вони також не є гравітаційними силами, які мізерно малі для пояснення ядерних ефектів.