Энэ бол зөвхөн бичил ертөнцөд байдаг гурав дахь үндсэн харилцан үйлчлэл юм. Энэ нь зарим фермионы хэсгүүдийг бусад болгон хувиргах үүрэгтэй бөгөөд сул харилцан үйлчлэлцдэг пептон ба кваркуудын өнгө өөрчлөгддөггүй. Сул харилцан үйлчлэлийн ердийн жишээ бол бета задралын үйл явц бөгөөд чөлөөт нейтрон нь дунджаар 15 минутын дотор протон, электрон, электрон антинейтрино болж задардаг. Энэ ялзрал нь нейтроны дотор амтын кварк d амт кварк болж хувирсанаас үүсдэг. Ялгарах электрон нь нийтийг хадгалахыг баталгаажуулдаг цахилгаан цэнэг, мөн антинейтрино нь системийн нийт механик импульсийг хадгалах боломжтой болгодог.
Хүчтэй харилцан үйлчлэл
Үндсэн функц хүчтэй харилцан үйлчлэл- кварк ба антикваркуудыг адрон болгон нэгтгэнэ. Хүчтэй харилцан үйлчлэлийн онол бий болж байна. Энэ нь ердийн талбайн онол бөгөөд квант хромодинамик гэж нэрлэгддэг. Үүний эхлэл нь гурван төрлийн өнгөт цэнэгийн (улаан, цэнхэр, ногоон) оршин тогтнох тухай постулат бөгөөд энэ нь материйн хүчтэй харилцан үйлчлэлд кваркуудыг нэгтгэх чадварыг илэрхийлдэг. Кварк бүр нь ийм цэнэгийн зарим хослолыг агуулдаг боловч тэдгээрийн бүрэн харилцан нөхөх байдал үүсдэггүй бөгөөд кварк нь үүссэн өнгөтэй, өөрөөр хэлбэл бусад кваркуудтай хүчтэй харилцан үйлчлэх чадварыг хадгалдаг. Харин гурван кварк буюу кварк ба антикварк нийлж адрон үүсгэх үед түүний доторх өнгөт цэнэгийн цэвэр хослол нь адрон бүхэлдээ өнгө нь саармаг байдаг. Өнгөний цэнэгүүд нь өөрийн төрөлхийн квант-бозонуудтай талбаруудыг үүсгэдэг. Кварк ба/эсвэл антикваркуудын хооронд виртуал өнгөт бозоны солилцоо нь хүчтэй харилцан үйлчлэлийн материаллаг үндэс болдог. Кварк ба өнгөний харилцан үйлчлэлийг нээхээс өмнө атомын цөм дэх протон ба нейтроныг нэгтгэдэг цөмийн хүчийг үндсэн гэж үздэг байв. Материйн кваркийн түвшинг нээснээр хүчтэй харилцан үйлчлэлийг кваркуудын өнгөний харилцан үйлчлэл нь адрон болж нийлдэг гэж ойлгож эхэлсэн. Цөмийн хүчийг үндсэн хүчин зүйл гэж үзэхээ больсон. Гэхдээ үүнийг хийхэд амаргүй, учир нь цөмийг бүрдүүлдэг барионууд (протон ба нейтрон) нь ерөнхийдөө саармаг өнгөтэй байдаг. Үүнтэй адилтгаж үзвэл атомууд бүхэлдээ цахилгаан саармаг байдаг боловч молекулын түвшинд химийн хүчнүүд гарч ирдэг бөгөөд үүнийг цахилгаан атомын хүчний цуурай гэж үздэг.
Үндсэн харилцан үйлчлэлийн дөрвөн төрөл нь материйн хөдөлгөөний бусад бүх мэдэгдэж буй хэлбэрүүд, түүний дотор хөгжлийн өндөр үе шатанд үүссэн хэлбэрүүдийн үндэс суурь болдог. Ямар ч нарийн төвөгтэй хэлбэрүүдХөдөлгөөн нь бүтцийн бүрэлдэхүүн хэсгүүдэд задарснаар эдгээр үндсэн харилцан үйлчлэлийн нарийн төвөгтэй өөрчлөлтүүд илэрдэг.
2. “Их нэгдэл”-ийн онолыг хувьслын замаар бүтээхээс өмнө бөөмсийн харилцан үйлчлэлийн талаарх шинжлэх ухааны үзэл бодлыг хөгжүүлэх.
"Гранд нэгтгэх" онол нь цахилгаан соронзон, хүчтэй ба сул харилцан үйлчлэл. "Их нэгдэл"-ийн онолыг дурдахад байгальд байгаа бүх хүч нь бүх нийтийн нэгэн суурь хүчний илрэл гэдгийг бид ярьж байна. Манай орчлон ертөнцийг үүсгэсэн Их тэсрэлтийн үед зөвхөн энэ хүч л оршин байсан гэж үзэх үндэслэлтэй хэд хэдэн бодол бий. Гэсэн хэдий ч цаг хугацаа өнгөрөхөд орчлон ертөнц тэлж, энэ нь хөргөж, нэг хүч нь хэд хэдэн өөр өөр хүчүүдэд хуваагдсан гэсэн үг юм. "Их нэгтгэх" онол нь цахилгаан соронзон, хүчтэй, сул ба таталцлын хүчийг нэг бүх нийтийн хүчний илрэл гэж тайлбарлах болно. Зарим ахиц дэвшил аль хэдийн гарсан: эрдэмтэд цахилгаан соронзон болон сул харилцан үйлчлэлийг хослуулсан онолыг бий болгож чадсан. Гэсэн хэдий ч “Их нэгдэл”-ийн онолын үндсэн ажил урагштай байна.
Орчин үеийн бөөмийн физик нь эртний сэтгэгчдийн санааг зовоож байсан асуудлуудыг хэлэлцэхээс өөр аргагүй болжээ. Эдгээр бөөмсөөс үүссэн бөөмс, химийн атомуудын гарал үүсэл юу вэ? Бидэнд харагдах сансар огторгуйг бид юу гэж нэрлэхээс үл хамааран бөөмсөөс хэрхэн бүтээх вэ? Мөн түүнчлэн - Орчлон ертөнц үүссэн үү, эсвэл үүрд мөнхөд оршин тогтнож байсан уу? Хэрэв хэн нэгэн үүнийг асууж чадвал итгэл үнэмшилтэй хариултуудад хүргэж чадах бодлын ямар арга замууд вэ? Эдгээр бүх асуултууд нь оршихуйн жинхэнэ зарчмуудыг хайх, эдгээр зарчмын мөн чанарын талаархи асуултуудтай төстэй юм.
Сансар огторгуйн талаар бид юу ч хэлсэн бай, бүх зүйл дотор байгаа нь тодорхой юм байгалийн ертөнцнэг талаараа бөөмсөөс бүрддэг. Гэхдээ энэ найрлагыг хэрхэн ойлгох вэ? Бөөмүүд харилцан үйлчилдэг нь мэдэгдэж байгаа - тэд бие биенээ татдаг эсвэл няцаадаг. Бөөмийн физик нь янз бүрийн харилцан үйлчлэлийг судалдаг. [Поппер К. Мэдлэг ба мунхагийн эх сурвалжийн тухай // Вопр. байгалийн шинжлэх ухаан, технологийн түүх, 1992, No3, х. 32.]
Цахилгаан соронзон харилцан үйлчлэл нь 18-19-р зууны үед онцгой анхаарал татсан. Цахилгаан соронзон ба таталцлын харилцан үйлчлэлийн ижил төстэй болон ялгаатай талуудыг олж илрүүлсэн. Таталцлын нэгэн адил цахилгаан соронзон хүч нь зайны квадраттай урвуу пропорциональ байна. Гэхдээ таталцлаас ялгаатай нь цахилгаан соронзон "таталцал" нь бөөмсийг (өөр өөр цэнэгийн шинж тэмдэг) татаад зогсохгүй бие биенээсээ (тэнцүү цэнэгтэй бөөмс) түлхэж өгдөг. Мөн бүх бөөмс нь цахилгаан цэнэг тээвэрлэгч биш юм. Жишээлбэл, фотон ба нейтрон нь энэ талаар төвийг сахисан байдаг. 50-иад онд XIX жилВ. Максвеллийн (1831-1879) цахилгаан соронзон онолын нэгдсэн цахилгаан ба соронзон үзэгдлүүдулмаар цахилгаан соронзон хүчний үйлдлийг тодорхой болгосон. [Грюнбаум А. Физик сансар судлалын үүсэл гарал үүсэл (орчин үеийн физик сансар судлалын теологийн гажуудал). -Асуулт. Философи, 1995, No2, х. 19.]
Цацраг идэвхит үзэгдлийн судалгаа нь бөөмсийн харилцан үйлчлэлийн онцгой хэлбэрийг олж илрүүлэхэд хүргэсэн бөгөөд үүнийг сул харилцан үйлчлэл гэж нэрлэдэг. Энэхүү нээлт нь бета цацраг идэвхт байдлын судалгаатай холбоотой тул бид энэ харилцан үйлчлэлийг бета задрал гэж нэрлэж болно. Гэсэн хэдий ч физик уран зохиолд сул харилцан үйлчлэлийн талаар ярих нь заншилтай байдаг - энэ нь цахилгаан соронзон харилцан үйлчлэлээс сул боловч таталцлын харилцан үйлчлэлээс хамаагүй хүчтэй байдаг. Энэ нээлтийг В.Паули (1900–1958)-ийн судалгаа дөхөм болсон бөгөөд тэрээр бета задралын үед нейтрино гэж нэрлэгддэг энерги хадгалагдах хуулийг илт зөрчсөнийг нөхөж, саармаг бөөмс ялгардаг гэж таамаглаж байсан. Үүнээс гадна сул харилцан үйлчлэлийг илрүүлэхэд Э.Ферми (1901–1954)-ийн судалгаа нөлөөлсөн бөгөөд тэрээр бусад физикчдийн хамт электрон ба нейтрино нь бие махбодоос салахаасаа өмнө байгааг санал болгосон. цацраг идэвхт цөмцөмд байхгүй, өөрөөр хэлбэл дотор дууссан хэлбэр, гэхдээ цацрагийн үйл явцын явцад үүсдэг. [Грюнбаум А. Физик сансар судлалын үүсэл гарал үүсэл (орчин үеийн физик сансар судлалын теологийн гажуудал). -Асуулт. Философи, 1995, No2, х. 21.]
Эцэст нь дөрөв дэх харилцан үйлчлэл нь цөмийн дотоод үйл явцтай холбоотой байв. Хүчтэй харилцан үйлчлэл гэж нэрлэгддэг энэ нь цөмийн дотоод бөөмс - протон ба нейтроныг татах байдлаар илэрдэг. Том хэмжээтэй учраас асар их энергийн эх үүсвэр болж хувирдаг.
Дөрвөн төрлийн харилцан үйлчлэлийн судалгаа нь тэдгээрийн гүн гүнзгий холболтыг хайж олох замаар явав. Энэхүү тодорхойгүй, ихэвчлэн харанхуй зам дээр зөвхөн тэгш хэмийн зарчим нь судалгааг удирдаж, таамагласан холболтыг тодорхойлоход хүргэсэн. янз бүрийн төрөлхарилцан үйлчлэл.
Ийм холболтыг тодорхойлохын тулд бид хайлт хийх шаардлагатай болсон тусгай төрөлтэгш хэм. Энгийн жишээЭнэ төрлийн тэгш хэмийг өргөлтийн өндрөөс ачаа өргөх үед гүйцэтгэсэн ажлын хамаарлаар төлөөлж болно. Зарцуулсан энерги нь өндрийн зөрүүгээс хамаардаг боловч өгсөх замын шинж чанараас хамаардаггүй. Зөвхөн өндрийн ялгаа нь чухал бөгөөд хэмжилтийг ямар түвшнээс эхлэх нь огт хамаагүй. Гарал үүслийн сонголттой холбоотойгоор бид энд тэгш хэмтэй холбоотой гэж хэлж болно.
Үүнтэй адилаар та цахилгаан орон дахь цахилгаан цэнэгийн хөдөлгөөний энергийг тооцоолж болно. Энд байгаа өндрийн аналог нь талбайн хүчдэл эсвэл өөрөөр хэлбэл цахилгаан потенциал байх болно. Цэнэглэх хөдөлгөөний үед зарцуулсан энерги нь зөвхөн эцсийн ба хоёрын хоорондох боломжит зөрүүгээс хамаарна эхлэх цэгүүдталбайн орон зайд. Бид энд хэмжигч буюу өөрөөр хэлбэл масштабын тэгш хэм гэж нэрлэгддэг зүйлтэй харьцаж байна. Хэмжүүрийн тэгш хэмийг дурьдсан цахилгаан орон, цахилгаан цэнэг хадгалагдах хуультай нягт холбоотой.
Хэмжилтийн тэгш хэм нь энгийн бөөмсийн онол, янз бүрийн төрлийн харилцан үйлчлэлийг нэгтгэх олон оролдлогын олон бэрхшээлийг шийдвэрлэх боломжийг бий болгосон хамгийн чухал хэрэгсэл болж хувирав. IN квант электродинамикжишээлбэл, янз бүрийн зөрүү гарч ирдэг. Онолын хүндрэлийг арилгадаг дахин хэвийн болгох журам гэж нэрлэгддэг арга нь хэмжүүрийн тэгш хэмтэй нягт холбоотой байдаг тул эдгээр зөрүүг арилгах боломжтой. Зөвхөн цахилгаан соронзон төдийгүй бусад харилцан үйлчлэлийн онолыг бий болгоход тулгарч буй бэрхшээлийг өөр далд тэгш хэмийг олж чадвал даван туулж чадна гэсэн санаа харагдаж байна.
Хэмжүүрийн тэгш хэм нь ерөнхий шинж чанартай байж болох бөгөөд ямар ч хүчний талбарт хамааруулж болно. 1960-аад оны сүүлээр. Харвардын Их Сургуулийн С.Вайнберг (1933 онд төрсөн), Лондон дахь Эзэн хааны коллежийн А.Салам (1926 онд төрсөн) нар С.Глашоугийн (1932 онд төрсөн) бүтээлд тулгуурлан цахилгаан соронзон ба сул харилцан үйлчлэлийн онолын нэгдмэл ажлыг хийжээ. Тэд царигийн тэгш хэмийн санаа, энэ санаатай холбоотой царигийн талбайн тухай ойлголтыг ашигласан. [Якушев A. S. Орчин үеийн байгалийн шинжлэх ухааны үндсэн ойлголтууд. – М., Факт-М, 2001, х. 29.]
Цахилгаан соронзон харилцан үйлчлэлд хэрэглэх боломжтой хамгийн энгийн хэлбэрхэмжигч тэгш хэм. Сул харилцан үйлчлэлийн тэгш хэм нь цахилгаан соронзон харилцан үйлчлэлийнхээс илүү төвөгтэй болох нь тогтоогдсон. Энэхүү нарийн төвөгтэй байдал нь үйл явцын нарийн төвөгтэй байдлаас үүдэлтэй, өөрөөр хэлбэл сул харилцан үйлчлэлийн механизм юм.
Сул харилцан үйлчлэлийн явцад, жишээлбэл, нейтроны задрал үүсдэг. Энэ үйл явцад нейтрон, протон, электрон, нейтрино зэрэг бөөмс оролцож болно. Түүнээс гадна харилцан үйлчлэлийн сул байдлаас болж бөөмсийн харилцан хувирал үүсдэг.
"Их нэгдэл"-ийн онолын үзэл баримтлалын заалтууд
Орчин үед онолын физикӨнгө нь "Их нэгдлийн" онол ба супер тэгш хэм гэж нэрлэгддэг хоёр шинэ үзэл баримтлалын схемээр тодорхойлогддог.
Шинжлэх ухааны эдгээр чиг хандлага нь нийлээд маш сэтгэл татам санааг бий болгодог бөгөөд үүний дагуу бүх байгаль эцсийн дүндээ ямар нэгэн их гүрний үйлчлэлд захирагдаж, янз бүрийн “дүр төрхөөр” илэрдэг. Энэ хүч нь манай Орчлон ертөнцийг бүтээж, түүнийг гэрэл, энерги, бодисоор хангаж, бүтэцтэй болгоход хангалттай хүчтэй юм. Гэхдээ супер хүч бол зүгээр нэг бүтээлч хүч биш юм. Үүнд матери, орон зай-цаг хугацаа, харилцан үйлчлэл нь хуваагдашгүй эв нэгдэлтэй бүхэл бүтэн нэгдэл болж, урьд өмнө хэний ч төсөөлж байгаагүй Орчлон ертөнцийн ийм нэгдмэл байдлыг бий болгодог. Шинжлэх ухааны зорилго нь үндсэндээ ийм нэгдмэл байдлыг эрэлхийлэх явдал юм. [Овчинников Н.Ф. Бүтэц ба тэгш хэм // Системийн судалгаа, М., 1969, х. 137.]
Үүний үндсэн дээр амьд ба амьгүй байгалийн бүх үзэгдлийг нэг дүрслэлийн схемийн хүрээнд нэгтгэх тодорхой итгэл бий. Өнөөдөр байгальд дөрвөн үндсэн харилцан үйлчлэл буюу дөрвөн хүч байдаг бөгөөд тэдгээр нь мэдэгдэж буй бүх харилцан үйлчлэлийг хариуцдаг. энгийн бөөмс– хүчтэй, сул, цахилгаан соронзон ба таталцлын харилцан үйлчлэл. Хүчтэй харилцан үйлчлэл нь кваркуудыг хооронд нь холбодог. Сул харилцан үйлчлэл нь зарим төрлийн цөмийн задралыг хариуцдаг. Цахилгаан цэнэгүүдийн хооронд цахилгаан соронзон хүч, массын хооронд таталцлын хүч үйлчилдэг. Эдгээр харилцан үйлчлэл байгаа нь бидний эргэн тойрон дахь ертөнцийг бий болгоход хангалттай бөгөөд зайлшгүй нөхцөл юм. Жишээлбэл, таталцлын хүч байхгүй бол галактик, од, гариг байхгүй төдийгүй Орчлон ертөнц үүсч чадахгүй байсан - эцэст нь орон зай-цаг хугацаа үүсэлтэй тэлж буй орчлон ертөнц ба Их тэсрэлтийн тухай ойлголтууд нь үндэслэсэн байдаг. таталцал дээр. Цахилгаан соронзон харилцан үйлчлэлгүйгээр атом, хими, биологи, нарны дулаан, гэрэл байхгүй болно. Хүчтэй цөмийн харилцан үйлчлэл байхгүй бол цөмүүд байхгүй, тиймээс атом ба молекулууд, хими, биологи байхгүй, одод болон нар цөмийн энерги ашиглан дулаан, гэрэл үүсгэх боломжгүй байх байсан.
Сул цөмийн харилцан үйлчлэл ч гэсэн Орчлон ертөнц үүсэхэд тодорхой үүрэг гүйцэтгэдэг. Тэдгээргүйгээр нар болон одод дахь цөмийн урвалууд боломжгүй, суперновагийн дэлбэрэлтүүд гарахгүй бөгөөд амьдралд шаардлагатай хүнд элементүүд орчлон даяар тархах боломжгүй байв. Амьдрал болоогүй байж магадгүй. Хэрэв бид бүхэл бүтэн орчлон ертөнцийн хувьслыг тодорхойлох, цогц бүтэц бий болоход өөр өөрийн гэсэн арга замаар шаардлагатай эдгээр дөрвөн тэс өөр харилцан үйлчлэлийг нэг энгийн супер хүч бий болгодог гэсэн үзэлтэй санал нийлэх юм бол амьдрахад ч үйлчилдэг нэг үндсэн хууль амьгүй байгаль, эргэлзээгүй. Орчин үеийн судалгаанаас үзэхэд эдгээр дөрвөн хүч нэгэн цагт нэгдэж байж магадгүй юм.
Энэ нь удалгүй орчлон ертөнцийн эхэн үеийн шинж чанартай асар их энергийн үед боломжтой болсон том тэсрэлт. Үнэн хэрэгтээ цахилгаан соронзон ба сул харилцан үйлчлэлийг нэгтгэх онол туршилтаар аль хэдийн батлагдсан. "Их нэгдэл"-ийн онолууд нь эдгээр харилцан үйлчлэлийг хүчтэйтэй хослуулах ёстой бөгөөд "Бүх зүйл"-ийн онолууд нь дөрвөн үндсэн харилцан үйлчлэлийг нэг харилцан үйлчлэлийн илрэл болгон нэгтгэх ёстой. Орчлон ертөнцийн дулааны түүх, 10-43 сек. Их тэсрэлтийн дараа өнөөг хүртэл үүнийг харуулж байна ихэнх ньГели-4, гелий-3, дейтерон (дейтерийн цөм - устөрөгчийн хүнд изотоп) болон литий-7 орчлон ертөнцөд Их тэсрэлтээс хойш ойролцоогоор 1 минутын дараа үүссэн.
Илүү хүнд элементүүд оддын дотор хэдэн арван сая, хэдэн тэрбум жилийн дараа гарч ирсэн бөгөөд амьдрал үүсэх нь хувьсан өөрчлөгдөж буй ертөнцийн эцсийн үе шаттай тохирч байна. Онолын шинжилгээ, тэнцвэрт байдлаас алслагдсан, кодын давтамжийн бага энергийн урсгалын нөлөөн дор ажилладаг диссипатив системийг компьютерийн загварчлалын үр дүнд үндэслэн бид Орчлон ертөнцөд энтропи ба мэдээлэл гэсэн хоёр зэрэгцээ үйл явц байдаг гэж дүгнэв. Түүнээс гадна бодисыг цацраг болгон хувиргах энтропик үйл явц давамгайлахгүй. [Солдатов В.К. "Их нэгдэл"-ийн онол. – М., Postscript, 2000, х. 38.]
Ийм нөхцөлд системийн орон зайн цаг хугацааны уялдаа холбоог систем доторх динамик үйл явцтай холбосон материйн хувьслын өөрөө зохион байгуулалтын шинэ хэлбэр бий болдог. Дараа нь Орчлон ертөнцийн хэмжээнд энэ хуулийг дараах байдлаар томъёолно: "Хэрэв Их тэсрэлт нь 4 үндсэн харилцан үйлчлэлийг бий болгоход хүргэсэн бол Орчлон ертөнцийн орон зай-цаг хугацааны зохион байгуулалтын цаашдын хувьсал нь тэдгээрийг нэгтгэхтэй холбоотой юм. ” Тиймээс бидний үзэж байгаагаар энтропи өсөх хуулийг орчлон ертөнцийн бие даасан хэсгүүдэд бус харин түүний хувьслын бүх үйл явцад хэрэглэх ёстой. Орчлон ертөнц үүсэн бий болох үед шатлалын орон зай-цаг хугацааны түвшний дагуу квантлагдсан бөгөөд тэдгээр нь тус бүр нь үндсэн харилцан үйлчлэлийн аль нэгэнд нийцдэг. Орчлон ертөнцийн өсөн нэмэгдэж буй дүр зураг гэж ойлгогдсон хэлбэлзэл нь тодорхой мөчид тэнцвэрээ сэргээж эхэлдэг. Цаашид хувьслын үйл явц толин тусгал дүрс дээр явагддаг.
Өөрөөр хэлбэл, ажиглагдахуйц Орчлон ертөнцөд хоёр үйл явц нэгэн зэрэг явагддаг. Нэг процесс буюу антиэнтропи нь бодис болон цацрагийг макроквантын төлөвт хувиргах замаар эвдэрсэн тэнцвэрийг сэргээхтэй холбоотой юм. физик жишээБид хэт шингэн, хэт дамжуулагч, квант Холл эффект гэх мэт материйн сайн мэддэг төлөвүүдийг дурдаж болно). Энэ үйл явц нь үйл явцын тууштай хувьслыг тодорхойлдог бололтой термоядролын нэгдэлодод гаригийн систем, ашигт малтмал, ургамал, нэг эсийн болон олон эсийн организм үүсэх. Энэ нь амьд организмын дэвшилтэт хувьслын гурав дахь зарчмыг өөрөө зохион байгуулах чиг баримжааг автоматаар дагаж мөрддөг.
Нөгөө процесс нь цэвэр энтропик шинж чанартай бөгөөд өөрөө зохион байгуулалттай материйн мөчлөгт хувьслын шилжилтийн үйл явцыг тайлбарладаг (ялгаралт - өөрөө зохион байгуулалт). Эдгээр зарчмууд нь бүх дөрвөн харилцан үйлчлэлийг нэг супер хүч болгон нэгтгэх боломжийг олгодог математикийн аппаратыг бий болгох үндэс суурь болж магадгүй юм. Өмнө дурьдсанчлан, энэ нь ихэнх онолын физикчдийн одоо тулгараад байгаа асуудал юм. Энэхүү зарчмын цаашдын аргумент нь энэ өгүүллийн хамрах хүрээнээс хол давсан бөгөөд орчлон ертөнцийн хувьслын өөрөө зохион байгуулалтын онолыг бий болгохтой холбоотой юм. Тиймээс гол дүгнэлтийг гаргаж, энэ нь биологийн систем, тэдгээрийн хяналтын зарчим, хамгийн чухал нь биеийн эмгэгийн эмгэгийг эмчлэх, урьдчилан сэргийлэх шинэ технологид хэр зэрэг хамааралтай болохыг харцгаая. Юуны өмнө бид амьд организмын өөрийн зохион байгуулалт, хувьслыг хадгалах зарчим, механизм, түүнчлэн бүх төрлийн эмгэг хэлбэрээр илэрдэг тэдгээрийн зөрчлийн шалтгааныг сонирхох болно.
Тэдгээрийн эхнийх нь код-давтамжийн хяналтын зарчим бөгөөд түүний гол зорилго нь аливаа нээлттэй өөрөө зохион байгуулалттай задралын систем дэх энергийн урсгалыг хадгалах, синхрончлох, хянах явдал юм. Амьд организмд энэ зарчмыг хэрэгжүүлэхийн тулд биологийн объектын бүтцийн шаталсан түвшин бүрт (молекул, эс, эс, эд, органоид, организм, популяци, биоценотик, биотик, ландшафт, биосфер, сансрын) биоритмологийн үйл явц байх шаардлагатай. систем доторх үйл явцын үйл ажиллагаа, дарааллыг тодорхойлдог хувиргасан эрчим хүчний хэрэглээ, хэрэглээтэй холбоотой. Энэхүү механизм нь ДНХ-ийн бүтэц үүсэх үйл явц, удамшлын мэдээллийн салангид кодыг хуваах зарчим, түүнчлэн эсийн хуваагдал, дараагийн ялгарал зэрэг үйл явцад амьдралын үүсэх эхний үе шатанд гол байр суурийг эзэлдэг. Мэдэгдэж байгаагаар эсийн хуваагдлын үйл явц үргэлж тохиолддог хатуу дараалал: профаза, метафаза, телофаза, дараа нь анафаза. Та хуваах нөхцөлийг зөрчиж, түүнд саад учруулж, бүр цөмийг арилгаж болно, гэхдээ дараалал нь үргэлж хадгалагдах болно. Бидний бие хамгийн төгс синхрончлолоор тоноглогдсон нь эргэлзээгүй: мэдрэлийн систем нь гадаад болон дотоод орчны өчүүхэн өөрчлөлтөд мэдрэмтгий байдаг. дотоод орчин, удаан хошин тогтолцоо. Үүний зэрэгцээ, шаахай нь мэдрэлийн болон хошин систем бүрэн байхгүй үед амьдардаг, тэжээгддэг, ялгардаг, үржүүлдэг, мөн энэ бүхэн маш нарийн төвөгтэй процессуудТэд эмх замбараагүй биш, харин хатуу дарааллаар явагддаг: аливаа урвал нь дараагийнхыг урьдчилан тодорхойлдог бөгөөд энэ нь эргээд дараагийн урвалыг эхлүүлэхэд шаардлагатай бүтээгдэхүүнийг ялгаруулдаг. [Солдатов В.К. "Их нэгдэл"-ийн онол. – М., Postscript, 2000, х. 59.]
Эйнштейний онол нь байгалийг ойлгоход маш чухал ахиц дэвшил авчирсан тул удалгүй байгалийн бусад хүчний талаарх үзэл бодлыг эргэн харах зайлшгүй шаардлагатай болсныг тэмдэглэх нь зүйтэй. Энэ үед оршин тогтнох нь баттай батлагдсан цорын ганц "бусад" хүч бол цахилгаан соронзон харилцан үйлчлэл байв. Гэсэн хэдий ч гадна талаасаа энэ нь таталцлын хүчийг огт санагдуулдаггүй байв. Түүнчлэн Эйнштейний таталцлын онолыг бий болгохоос хэдэн арван жилийн өмнө цахилгаан соронзон хүчийг Максвеллийн онол амжилттай тодорхойлсон бөгөөд энэ онолын үнэн зөв гэдэгт эргэлзэх шалтгаан байгаагүй.
Эйнштейн амьдралынхаа туршид байгалийн бүх хүчийг цэвэр геометрийн үндсэн дээр нэгтгэх нэгдсэн талбайн онолыг бий болгохыг мөрөөддөг байв. Эйнштейн харьцангуйн ерөнхий онолыг бүтээснийхээ дараа амьдралынхаа ихэнх хугацааг ийм схемийг хайхад зориулжээ. Гэхдээ хачирхалтай нь Эйнштейний мөрөөдлийг биелүүлэхэд хамгийн ойр ирсэн хүн бол 1921 онд физикийг нэгтгэх шинэ, гэнэтийн хандлагын үндсийг тавьсан Польшийн нэрт физикч Теодор Калуза байв. гайхалтайзоригтойгоор.
20-р зууны 30-аад оны үед сул, хүчтэй харилцан үйлчлэлийг олж илрүүлснээр таталцал ба цахилгаан соронзон хүчийг нэгтгэх санаанууд нь сонирхол татахуйц байдлаа алдаж байв. Тогтвортой нэгдмэл талбайн онолд хоёр биш, дөрвөн хүчийг багтаасан байх ёстой. Сул, хүчтэй харилцан үйлчлэлийн талаар гүн гүнзгий ойлголттой болохгүйгээр үүнийг хийх боломжгүй нь ойлгомжтой. 1970-аад оны сүүлээр Гранд нэгдсэн онолууд (GUT) болон хэт таталцлын авчирсан шинэ салхины ачаар Калуза-Клейний хуучин онолыг санаж байв. Тэд "тоосыг үлээж, загварлаг хувцаслаж", өнөөг хүртэл мэдэгдэж байсан бүх харилцан үйлчлэлийг багтаасан.
ГУТ-д онолчид нэг үзэл баримтлалын хүрээнд огт өөр гурван төрлийн харилцан үйлчлэлийг нэгтгэж чадсан; Энэ нь бүх гурван харилцан үйлчлэлийг хэмжигч талбаруудыг ашиглан дүрсэлж болохтой холбоотой юм. Хэмжүүрийн талбайн гол шинж чанар нь хийсвэр тэгш хэмийн оршин тогтнох явдал бөгөөд үүний ачаар энэ арга нь дэгжин байдлыг олж авч, өргөн боломжийг нээж өгдөг. Хүчний талбайн тэгш хэм байгаа нь зарим далд геометрийн илрэлийг тодорхой харуулж байна. Калуза-Клейний онолд дахин амилуулсан хэмжигч талбайн тэгш хэм нь бетон болж хувирдаг - эдгээр нь орон зайн нэмэлт хэмжээстэй холбоотой геометрийн тэгш хэм юм.
Анхны хувилбарын нэгэн адил орон зай-цагт орон зайн нэмэлт хэмжээсүүдийг нэмэх замаар харилцан үйлчлэлийг онолд оруулсан болно. Гэсэн хэдий ч, бид одоо гурван төрлийн харилцан үйлчлэлийг зохицуулах шаардлагатай байгаа тул бид хэд хэдэн нэмэлт хэмжигдэхүүнийг нэвтрүүлэх шаардлагатай байна. ГУТ-д багтсан тэгш хэмийн үйлдлүүдийн тоог зүгээр л тоолох нь орон зайн нэмэлт долоон хэмжигдэхүүнтэй онолд хүргэдэг (тиймээс тэдний нийт тооарав хүрдэг); Хэрэв бид цаг хугацааг харгалзан үзвэл орон зай-цаг хугацаа нийт арван нэгэн хэмжигдэхүүнтэй байна. [Солдатов В.К. "Их нэгдэл"-ийн онол. – М., Postscript, 2000, х. 69.]
Квантын физикийн үүднээс "Их нэгдэл"-ийн онолын үндсэн заалтууд
Квантын физикийн хувьд уртын хуваарь бүр нь энергийн масштабтай (эсвэл эквивалент масстай) холбоотой байдаг. Судалж буй уртын хэмжээ бага байх тусам үүнд шаардагдах эрчим хүч их байх болно. Протоны кварк бүтцийг судлахын тулд протоны массаас дор хаяж арав дахин их энерги шаардагдана. Эрчим хүчний хэмжүүрээс хамаагүй өндөр нь Их Нэгдэлтэй тохирох масс юм. Хэрэв бид өнөөдрөөс маш хол байгаа ийм асар том масс (энерги) -д хүрч чадвал кварк ба лептонуудын ялгаа арилдаг X бөөмсийн ертөнцийг судлах боломжтой болно.
7 бөмбөрцөгт "дотор" нэвтэрч, орон зайн нэмэлт хэмжээсийг судлахын тулд ямар энерги хэрэгтэй вэ? Калуза-Клейн онолын дагуу Гранд нэгдлийн хуваарийг давж, 10 19 протоны масстай тэнцэх энергийг олж авах шаардлагатай. Зөвхөн ийм төсөөлшгүй асар их эрчим хүчээр л орон зайн нэмэлт хэмжээсийн илрэлийг шууд ажиглах боломжтой болно.
Энэхүү асар том утгыг буюу протоны 1019 массыг квант онолыг бүтээгч Макс Планк анх нэвтрүүлсэн тул Планкийн масс гэж нэрлэдэг. Планкийн масстай тэнцэх энергийн үед байгаль дээрх бүх дөрвөн харилцан үйлчлэл нэг супер хүч болж нэгдэж, орон зайн арван хэмжээс бүрэн тэнцүү байх болно. Хэрэв би анхаарлаа төвлөрүүлж чадвал хангалттай тоо хэмжэээрчим хүч, "тэгвэл орон зайн бүрэн хэмжээс нь бүх сүр жавхлангаараа гарч ирэх болно." Орчин үеийн байгалийн шинжлэх ухааны үндсэн ойлголтууд - М.
Төсөөлөлдөө эрх чөлөө өгснөөр хүн төрөлхтөн хэзээ нэгэн цагт асар их хүчийг олж авна гэж төсөөлж болно. Хэрэв ийм зүйл тохиолдсон бол супер хүч нь эцсийн эцэст бүх харилцан үйлчлэл, бүх биет зүйлийг бий болгодог тул бид байгалийг даван туулах хүчийг олж авах болно; энэ утгаараа бүх зүйлийн үндсэн зарчим юм. Их хүчийг эзэмшсэнээр бид орон зай, цаг хугацааны бүтцийг өөрчилж, хоосон орон зайг өөрийнхөөрөө нугалж, бодисыг эмх цэгцтэй болгож чадсан. Бид супер гүрнийг удирдсанаар бөөмсийг хүссэнээрээ үүсгэж эсвэл хувиргаж, материйн чамин шинэ хэлбэрийг бий болгож чадна. Бид сансар огторгуйн хэмжээсийг хүртэл удирдаж, төсөөлшгүй шинж чанартай хачирхалтай хиймэл ертөнцийг бий болгож чадна. Бид үнэхээр орчлон ертөнцийн эзэн болох байсан!
Гэхдээ үүнд хэрхэн хүрэх вэ? Юуны өмнө хангалттай хэмжээний эрчим хүч авах шаардлагатай. Бидний юу яриад байгааг ойлгохын тулд Стэнфордын 3 км урт шугаман хурдасгуур нь электроныг 20 протоны масстай тэнцэх энерги хүртэл хурдасгадаг гэдгийг санаарай. Планкийн энергид хүрэхийн тулд хурдасгуурыг 10 18 дахин уртасгаж, Сүүн замын хэмжээтэй (зуун мянган гэрлийн жил орчим) болгох шаардлагатай. Ийм төсөл ойрын ирээдүйд хэрэгжих боломжгүй. [Wheeler J. A. Квант ба орчлон ертөнц // Астрофизик, квант ба харьцангуйн онол, М., 1982, х. 276.]
Их нэгдсэн онол нь эрчим хүчний гурван босго буюу хэмжүүрийг тодорхой заадаг. Юуны өмнө энэ нь бараг 90 протоны масстай тэнцэх Вайнберг-Саламын босго бөгөөд түүнээс дээш цахилгаан соронзон ба сул харилцан үйлчлэл нь нэг цахилгаан сул харилцан үйлчлэлд нийлдэг. 10 14 протоны масстай харгалзах хоёр дахь масштаб нь Гранд нэгдэл ба түүн дээр суурилсан шинэ физикийн шинж чанар юм. Эцэст нь, 10 19 протоны масстай тэнцэх хамгийн дээд хэмжээ буюу Планкийн масс нь бүх харилцан үйлчлэлийн бүрэн нэгдмэл байдалд тохирч, үүний үр дүнд дэлхий гайхалтай хялбаршсан. Шийдэгдээгүй хамгийн том асуудлын нэг бол эдгээр гурван хэмжүүр байгаа эсэх, мөн тэдгээрийн эхний болон хоёр дахь хоёрын хооронд ийм хүчтэй ялгаа байгаа шалтгааныг тайлбарлах явдал юм. [Солдатов В.К. "Их нэгдэл"-ийн онол. – М., Postscript, 2000, х. 76.]
Орчин үеийн технологи нь зөвхөн эхний түвшинд хүрэх чадвартай. Протоны задрал бидэнд өгч магадгүй юм шууд бус хэрэгсэлсуралцах физик ертөнцХэдийгээр Планкийн массын масштабаар битгий хэл энэ хязгаарт шууд хүрэх найдвар одоогоор байхгүй байгаа юм шиг байна.
Энэ нь бид анхны их гүрний илрэл, сансар огторгуйн үл үзэгдэх долоон хэмжээстийг хэзээ ч ажиглаж чадахгүй гэсэн үг үү. Хэт дамжуулагч суперколлайдер гэх мэт техникийн хэрэгслийг ашиглан бид хүрч болохуйц цар хүрээг хурдацтай ахиулж байна. хуурай газрын нөхцөл байдалэрчим хүч. Гэсэн хэдий ч хүмүүсийн бүтээсэн технологи нь бүх боломжийг шавхдаггүй - байгаль өөрөө бас байдаг. Орчлон ертөнц бол 18 тэрбум жилийн өмнө энгийн бөөмийн физикийн салбарт хамгийн том туршилтыг "хийсэн" аварга том байгалийн лаборатори юм. Бид энэ туршилтыг Big Bang гэж нэрлэдэг. Хожим хэлэлцэх болно, энэ анхны үйл явдал нь маш богино хугацаанд ч гэсэн супер хүчийг гаргахад хангалттай байсан. Гэсэн хэдий ч энэ нь их гүрний сүнслэг оршихуйд үүрд мөрөө үлдээхэд хангалттай байсан бололтой. [Якушев A. S. Орчин үеийн байгалийн шинжлэх ухааны үндсэн ойлголтууд. – М., Факт-М, 2001, х. 165.]
1896 онд Францын эрдэмтэн Анри Беккерел ураны цацраг идэвхт бодисыг илрүүлжээ. Энэ бол урьд өмнө үл мэдэгдэх байгалийн хүчнүүд болох сул харилцан үйлчлэлийн талаархи анхны туршилтын дохио байв. Сул хүч нь олон танил үзэгдлийн ард байгааг бид одоо мэдэж байна - жишээлбэл, нарны болон бусад оддын цацрагийг дэмждэг зарим термоядролын урвалд оролцдог.
Үл ойлголцлын улмаас энэхүү харилцан үйлчлэлд "сул" гэсэн нэр өгсөн - жишээлбэл, протоны хувьд энэ нь 1033 дахин хүчтэй байдаг. таталцлын харилцан үйлчлэл("Таталцал", "Байгалийн энэ нэгдэл"-ийг үзнэ үү). Энэ нь харин ч хор хөнөөлтэй харилцан үйлчлэл, бодисыг хамтад нь байлгадаггүй, харин зөвхөн устгадаг байгалийн цорын ганц хүч юм. Үүнийг "зарчимгүй" гэж нэрлэж болно, учир нь устгахдаа бусад хүчнүүдийн ажиглаж буй орон зайн паритет ба цаг хугацааны урвуу байдлын зарчмуудыг харгалздаггүй.
Сул харилцан үйлчлэлийн үндсэн шинж чанарууд нь 1930-аад онд Италийн физикч Э.Фермигийн ажлын ачаар тодорхой болсон. Таталцал болон цахилгаан хүчнээс ялгаатай нь сул хүч нь маш богино хугацаанд үйлчилдэг болох нь тогтоогдсон. Тэр жилүүдэд үйл ажиллагааны радиус огт байхгүй юм шиг санагдаж байв - харилцан үйлчлэл нь сансар огторгуйн нэг цэг дээр, тэр дундаа шууд явагдсан. Энэ харилцан үйлчлэл нь виртуал (асаалттай богино хугацаа) цөмийн протон бүрийг нейтрон, позитроныг позитрон ба нейтрино болгон, нейтрон бүрийг протон, электрон, антинейтрино болгон хувиргадаг. Тогтвортой цөмд (Атомын цөмийг үзнэ үү) эдгээр хувирал нь вакуум дахь электрон-позитрон хос эсвэл протон-антипротон хосыг виртуалаар үүсгэхтэй адил виртуал хэвээр байна.
Хэрэв цэнэгийн хувьд нэгээр ялгаатай цөмийн массын ялгаа хангалттай их байвал эдгээр виртуал хувиргалтууд бодит болж, цөм цэнэгээ 1-ээр өөрчилж, электрон ба антинейтрино (электрон задрал) эсвэл позитрон ба нейтрино ( позитрон задрал). Нейтрон нь протон ба электроны массын нийлбэрээс ойролцоогоор 1 МэВ-ээр их масстай. Тиймээс чөлөөт нейтрон нь протон, электрон, антинейтрино болж задарч, ойролцоогоор 1 МэВ энерги ялгаруулдаг. Амьдралын хугацаа чөлөөт нейтронойролцоогоор 10 минут, гэхдээ холбогдсон төлөвжишээлбэл, нейтрон ба протоноос бүрдэх дейтеронд эдгээр бөөмсүүд хязгааргүй хугацаагаар амьдардаг.
Мюонтой ижил төстэй үйл явдал тохиолддог (Пептоныг үзнэ үү) - энэ нь электрон, нейтрино, антинейтрино болж задардаг. Мюон ялзрахаасаа өмнө с орчим амьдардаг - нейтроноос хамаагүй бага. Фермигийн онол үүнийг оролцож буй бөөмсийн массын зөрүүгээр тайлбарлав. Эвдрэлийн үед илүү их энерги ялгарах тусам илүү хурдан болдог. - задралын үед ялгарах энерги нь 100 МэВ орчим байдаг нь нейтроны задралын үеийнхээс ойролцоогоор 100 дахин их байдаг. Бөөмийн амьдрах хугацаа нь энэ энергийн тав дахь зэрэгтэй урвуу пропорциональ байна.
Энэ нь тодорхой болсон шиг сүүлийн хэдэн арван жил, сул харилцан үйлчлэл нь орон нутгийн бус, өөрөөр хэлбэл энэ нь шууд тохиолддоггүй бөгөөд нэг цэг дээр биш юм. Орчин үеийн онолын дагуу сул харилцан үйлчлэл нь шууд дамждаггүй, харин мюон нейтрино болж хувирсны дараа виртуал электрон-антинейтрино хос үүсдэг бөгөөд энэ нь нэг ч захирагч, нэг ч микроскоп биш юм , мэдээж ямар ч секундомер ийм бага хугацааны интервалыг хэмжиж чаддаггүйтэй адил ийм бага зайг хэмжинэ. Бараг үргэлж байдаг шиг, онд орчин үеийн физикбид шууд бус өгөгдөлд сэтгэл хангалуун байх ёстой. Физикчид барьж байна янз бүрийн таамаглалуудүйл явцын механизмын талаар болон эдгээр таамаглал бүх боломжит үр дагаврыг шалгах. Наад зах нь нэг найдвартай туршилттай зөрчилдсөн эдгээр таамаглалыг үгүйсгэж, үлдсэнийг нь шалгахын тулд шинэ туршилтуудыг хийдэг. Сул харилцан үйлчлэлийн үед энэ үйл явц 40 орчим жил үргэлжилсэн бөгөөд физикчид сул харилцан үйлчлэлийг протоноос 100 дахин хүнд хэт масстай бөөмсүүд зөөвөрлөсөн гэдэгт итгэлтэй болох хүртэл үргэлжилсэн. Эдгээр тоосонцор нь 1-ээр эргэлддэг бөгөөд тэдгээрийг дууддаг вектор бозонууд(1983 онд Швейцарийн CERN-д нээсэн - Франц).
Хоёр цэнэглэгдсэн вектор бозон ба нэг төвийг сахисан бозон байдаг (дээд талд байгаа дүрс нь ердийнх шиг протоны нэгж дэх цэнэгийг заадаг). Цэнэглэгдсэн вектор бозон нь нейтрон ба мюоны задралд "ажилладаг". Мюоны задралын явцыг Зураг дээр үзүүлэв. (дээр, баруун). Ийм зургуудыг Фейнман диаграм гэж нэрлэдэг бөгөөд тэдгээр нь зөвхөн үйл явцыг дүрслэн харуулахаас гадна үүнийг тооцоолоход тусалдаг. Энэ бол урвалын магадлалын томъёоны товчлол юм; энд зөвхөн дүрслэх зорилгоор ашигласан болно.
Мюон нь нейтрино болж хувирч, -бозон ялгаруулж, электрон болон антинейтрино болж задардаг. Гарсан энерги нь -бозоны жинхэнэ төрөлтөд хангалтгүй тул виртуал байдлаар, өөрөөр хэлбэл маш богино хугацаанд төрдөг. IN энэ тохиолдолдэнэ бол с. Энэ хугацаанд -бозонд харгалзах талбарт долгион, өөрөөр хэлбэл жинхэнэ бөөмс үүсэх цаг байдаггүй (Талбар ба бөөмсийг үзнэ үү). см хэмжээтэй талбайн бөөгнөрөл үүсч, c-ийн дараа түүнээс электрон ба антинейтрино үүсдэг.
Нейтроны задралын хувьд ижил диаграммыг зурах боломжтой байсан ч энд аль хэдийн биднийг төөрөгдүүлэх болно. Баримт нь нейтроны хэмжээ см бөгөөд энэ нь 1000 дахин их юм радиусаас ихсул хүчний үйл ажиллагаа. Тиймээс эдгээр хүч нь кваркууд байрладаг нейтроны дотор үйлчилдэг. Гурван нейтрон кваркийн нэг нь -бозон ялгаруулж, өөр кварк болж хувирдаг. Нейтрон дахь кваркуудын цэнэг: -1/3, - 1/3 гэх мэт хоёр кваркийн нэг нь. сөрөг цэнэг-1/3 нь кварк руу ордог эерэг цэнэг. Үүний үр дүнд 1/3, 2/3, 2/3 цэнэгтэй кваркууд гарч ирэх бөгөөд эдгээр нь нийлээд протон үүсгэдэг. Урвалын бүтээгдэхүүн болох электрон ба антинейтрино нь протоноос чөлөөтэй нисдэг. Гэхдээ энэ нь -бозон ялгаруулдаг кварк юм. хариу цохилтыг хүлээн аваад дотогш орж эхлэв эсрэг чиглэл. Тэр яагаад нисдэггүй юм бэ?
Энэ нь хүчтэй харилцан үйлчлэлээр нэгддэг. Энэхүү харилцан үйлчлэл нь кваркийг салшгүй хоёр хамтрагчийн хамт зөөж, улмаар хөдөлж буй протон үүсэх болно. By ижил төстэй схемҮлдсэн адронуудын сул доройтол (сул харилцан үйлчлэлтэй холбоотой) үүсдэг. Тэд бүгдээрээ нэг кваркаар вектор бозоны ялгаруулалт, энэ вектор бозоны лептон (, ба - бөөмс) болж шилжиж, урвалын бүтээгдэхүүний цаашдын тэлэлт хүртэл буцалгана.
Гэхдээ заримдаа адроник задрал бас тохиолддог: вектор бозон нь кварк-антикварк хос болж задарч, мезон болж хувирдаг.
Тэгэхээр, их тоо янз бүрийн урвалЭнэ нь кварк ба лептонуудын вектор бозонуудтай харилцан үйлчлэлд ордог. Энэ харилцан үйлчлэл нь бүх нийтийн шинж чанартай, өөрөөр хэлбэл кварк ба лептонуудын хувьд ижил байдаг. Таталцлын болон цахилгаан соронзон харилцан үйлчлэлийн түгээмэл байдлаас ялгаатай сул харилцан үйлчлэлийн түгээмэл байдал нь иж бүрэн тайлбарыг хараахан аваагүй байна. IN орчин үеийн онолуудсул харилцан үйлчлэл нь цахилгаан соронзон харилцан үйлчлэлтэй нийлдэг (Байгалийн хүчний нэгдлийг үзнэ үү).
Сул харилцан үйлчлэлийн улмаас тэгш хэмийн эвдрэлийн талаар Паритет, Нейтрино-г үзнэ үү. "Байгалийн хүчний нэгдэл" нийтлэлд бичил ертөнцийн зураг дээрх сул хүчний байр суурийг өгүүлдэг.
Сул харилцан үйлчлэл
Хүчтэй харилцан үйлчлэл
Хүчтэй харилцан үйлчлэл нь богино хугацаанд үйлчилдэг. Түүний үйл ажиллагааны хүрээ нь 10-13 см орчим байдаг.
Хүчтэй харилцан үйлчлэлд оролцдог бөөмсийг адрон гэж нэрлэдэг. Энгийн тогтвортой бодист хэт их биш өндөр температурхүчтэй харилцан үйлчлэл нь ямар ч процесс үүсгэдэггүй. Үүний үүрэг нь цөм дэх нуклон (протон ба нейтрон) хооронд хүчтэй холбоо үүсгэх явдал юм. Холбох энерги нь нэг нуклонд дунджаар 8 МэВ орчим байдаг. Түүнээс гадна бөөм эсвэл нуклонуудын мөргөлдөөнд хангалттай өндөр энерги(хэдэн зуун МеВ-ийн дарааллаар) хүчтэй харилцан үйлчлэл нь олон тооны үр дүнд хүргэдэг цөмийн урвалууд: бөөм хуваагдах, зарим бөөм нь бусад болон хувирах гэх мэт.
Хэдэн зуун МеВ-ийн эрэмбийн нуклонуудын мөргөлдөх энергиээс эхлээд хүчтэй харилцан үйлчлэл нь Р-мезон үүсэхэд хүргэдэг. Бүр өндөр энергитэй үед К-мезон ба гиперонууд, мөн олон мезон, барион резонансууд үүсдэг (резонансууд нь адронуудын богино хугацааны өдөөгдсөн төлөвүүд юм).
Үүний зэрэгцээ бүх бөөмс хүчтэй харилцан үйлчлэлд ордоггүй нь тогтоогджээ. Тиймээс протон ба нейтронууд үүнийг мэдэрдэг боловч электрон, нейтрино, фотонууд үүнд хамаарахгүй. Хүчтэй харилцан үйлчлэлд ихэвчлэн хүнд хэсгүүд л оролцдог.
Онолын тайлбарХүчтэй харилцан үйлчлэлийн мөн чанарыг хөгжүүлэхэд хэцүү байсан. Зөвхөн 1960-аад оны эхээр кваркийн загварыг санал болгосноор нээлт гарч ирэв. Энэ онолд нейтрон ба протоныг энгийн бөөмс биш, харин кваркуудаас бүрдсэн нийлмэл систем гэж үздэг.
Хүчтэй харилцан үйлчлэлийн квантууд нь найман глюон юм. Глюонууд нэрээ авсан Англи үгцавуу (цавуу), учир нь тэдгээр нь кваркуудыг хязгаарлах үүрэгтэй. Глюонуудын үлдсэн масс нь тэг байна. Үүний зэрэгцээ, глюонууд нь өнгөт цэнэгтэй байдаг бөгөөд үүний ачаар тэд хоорондоо харилцан үйлчлэх чадвартай байдаг бөгөөд энэ нь шугаман бус байдлаас шалтгаалан хүчтэй харилцан үйлчлэлийг математикийн хувьд тайлбарлахад бэрхшээлтэй байдаг.
Түүний үйл ажиллагааны хүрээ нь 10-15 см-ээс бага байдаг. Түүгээр ч барахгүй энэ нь бичил ертөнц дэх таталцлын хүчнээс хамаагүй хүчтэй юм.
Сул харилцан үйлчлэлийн улмаас үүссэн хамгийн анхны бөгөөд хамгийн түгээмэл үйл явц юм цацраг идэвхт б-ялзралцөм.
ref.rf дээр нийтлэгдсэн
Энэ төрлийн цацраг идэвхт бодисыг 1896 онд А.А. Беккерелем. Цацраг идэвхит электрон /b - -/ задралын явцад нейтроны нэг нь / n/ атомын цөмпротон болж хувирдаг / r/ электрон ялгаралттай / э-/ ба электрон антинейтрино //:
n ® p + e-+
Позитрон /b + -/ задралын явцад дараах шилжилт явагдана.
p® n + e++
1934 онд Э.Фермигийн бүтээсэн b задралын анхны онолд энэ үзэгдлийг тайлбарлахын тулд шилжилтийг үүсгэдэг тусгай төрлийн богино зайн хүч байдаг гэсэн таамаглалыг нэвтрүүлэх шаардлагатай байв.
n ® p + e-+
Цаашдын судалгаагаар Фермигийн танилцуулсан харилцан үйлчлэл нь бүх нийтийн шинж чанартай болохыг харуулсан.
ref.rf дээр нийтлэгдсэн
Энэ нь бүх тогтворгүй тоосонцорыг задрахад хүргэдэг бөгөөд тэдгээрийн масс болон сонголтын дүрэмд нийцдэг квант тоохүчтэй эсвэл цахилгаан соронзон харилцан үйлчлэлийн улмаас ялзрахыг бүү зөвшөөр. Сул харилцан үйлчлэл нь фотонуудаас бусад бүх бөөмсүүдэд байдаг. 100 МэВ-ийн эрчим хүчний сул харилцан үйлчлэлийн үйл явцын онцлог хугацаа нь хүчтэй харилцан үйлчлэлийн онцлог хугацаанаас 13-14 дахин урт байна.
Сул харилцан үйлчлэлийн квантууд нь гурван бозон юм - W + , W - , Z ° - бозонууд. Дээд үсэг нь эдгээр квантуудын цахилгаан цэнэгийн тэмдгийг заана. Сул харилцан үйлчлэлийн квантууд нь мэдэгдэхүйц масстай байдаг бөгөөд энэ нь сул харилцан үйлчлэл нь маш богино зайд илэрдэг.
Өнөөдөр аль хэдийн орсон гэдгийг анхаарч үзэх хэрэгтэй нэгдсэн онолсул ба цахилгаан соронзон харилцан үйлчлэлийг хослуулсан. Тоо байна онолын схемүүд, үүнд бүх төрлийн харилцан үйлчлэлийн нэгдсэн онолыг бий болгох оролдлого хийдэг. Гэсэн хэдий ч эдгээр схемүүдийг туршилтаар турших хангалттай боловсруулаагүй байна.
26. Бүтцийн физик. Байгалийн дүрслэл, тайлбарт корпускуляр хандлага. Редукционизм
Бүтцийн физикийн объектууд нь материйн бүтцийн элементүүд юм (жишээлбэл, молекул, атом, энгийн бөөмс) болон бусад цогц боловсролтэдний. Энэ:
1) плазм -энэ нь молекул эсвэл атомын нэлээд хэсэг нь ионжсон хий юм;
2) талстууд- Энэ хатуу бодис, атомууд эсвэл молекулууд эмх цэгцтэй байрлаж, үе үе давтагддаг дотоод бүтэц;
3) шингэн- Энэ биеийн байдалбодис, ĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ нь хатуу төлөв (эзэлхүүний хадгалалт, тодорхой суналтын бат бэх) ба хийн төлөв (хэлбэрийн хэлбэлзэл) шинж чанаруудыг нэгтгэдэг.
Шингэн нь дараахь шинж чанартай байдаг.
а) бөөмс (молекул, атом) -ын байрлал дахь богино зайн дараалал;
б) дулааны хөдөлгөөний кинетик энергийн бага ялгаа ба тэдгээрийн боломжит энергихарилцан үйлчлэл.
4) одод,ᴛ.ᴇ. гялалзсан хийн (плазмын) бөмбөг.
Сонгохдоо бүтцийн тэгшитгэлбодисууд дараах шалгуурыг ашигладаг.
Орон зайн хэмжээсүүд: ижил түвшний бөөмс нь ижил дарааллын орон зайн хэмжээтэй байдаг (жишээлбэл, бүх атомууд 10 -8 см хэмжээтэй байдаг);
Процессын хугацаа: нэг түвшинд энэ нь ойролцоогоор ижил хэмжээний дараалалтай байна;
Ижил түвшний объектууд нь ижил элементүүдээс бүрддэг (жишээлбэл, бүх цөм нь протон ба нейтроноос бүрддэг);
Нэг түвшний үйл явцыг тайлбарладаг хуулиуд нь өөр түвшний үйл явцыг тайлбарладаг хуулиас чанарын хувьд ялгаатай;
Янз бүрийн түвшний объектууд нь үндсэн шинж чанараараа ялгаатай байдаг (жишээлбэл, бүх атомууд цахилгаанаар саармаг, бүх цөмүүд эерэг цахилгаан цэнэгтэй байдаг).
Материйн бүтэц, төлөв байдлын шинэ түвшин нээгдэхийн хэрээр бүтцийн физикийн объектын хүрээ өргөжиж байна.
Тодорхой асуудлыг шийдэхдээ үүнийг анхаарч үзэх хэрэгтэй бие махбодийн асуудалбүтэц, харилцан үйлчлэл, хөдөлгөөнийг тодруулахтай холбоотой асуултууд хоорондоо нягт холбоотой байдаг.
Бүтцийн физикийн үндэс нь байгалийг дүрслэх, тайлбарлах корпускуляр арга юм.
Биеийн сүүлчийн бөгөөд хуваагдашгүй бөөмс болох атомын тухай ойлголт анх удаа гарч ирэв Эртний ГрекЛевкипп-Демокритын сургуулийн байгалийн философийн сургаалын хүрээнд. Энэ үзлийн дагуу дэлхий дээр зөвхөн атомууд л хоосон орон зайд хөдөлдөг. Эртний атомчид материйн тасралтгүй байдлыг илэрхий гэж үздэг байв. Атомын янз бүрийн хослолууд нь өөр өөр харагдах биеийг үүсгэдэг. Энэ таамаглал нь туршилтын өгөгдөл дээр үндэслээгүй. Тэр зүгээр л гайхалтай таамаг байсан. Гэхдээ энэ нь олон зууны туршид бүх зүйлийг тодорхойлсон. цаашдын хөгжилбайгалийн шинжлэх ухаан.
Атомын таамаглал хуваагдашгүй хэсгүүдЭмпирик байдлаар тогтоосон зарим хуулиудыг тайлбарлахын тулд бодисыг байгалийн шинжлэх ухаан, тухайлбал физик, химийн чиглэлээр сэргээсэн (жишээлбэл, Бойл-Мариотт, Гэй-Люссакийн хуулиуд). хамгийн тохиромжтой хийнүүд, дулааны тэлэлтутас гэх мэт). Үнэн хэрэгтээ Бойл-Мариотын хуульд хийн эзэлхүүн нь түүний даралттай урвуу хамааралтай гэж заасан боловч яагаад ийм байдгийг тайлбарладаггүй. Үүний нэгэн адил биеийг халаахад түүний хэмжээ нэмэгддэг. Гэхдээ энэ өргөтгөлийн шалтгаан юу вэ? Бодисын кинетик онолд эдгээр болон бусад туршилтаар тогтоосон хэв маягийг атом, молекулын тусламжтайгаар тайлбарладаг.
Үнэн хэрэгтээ бодисын кинетик онолд эзлэхүүн нэмэгдэхийн хэрээр хийн даралтын шууд ажиглагдаж, хэмжигдэхүйц бууралтыг түүний бүрдүүлэгч атом, молекулуудын чөлөөт замын өсөлт гэж тайлбарладаг. Үүний үр дүнд хийн эзэлхүүн нэмэгдэж байна. Үүний нэгэн адил материйн кинетик онолд халах үед биетүүдийн тэлэлтийг ихэсгэж тайлбарладаг дундаж хурдхөдөлж буй молекулууд.
Ямар өмчийн талаархи тайлбар нарийн төвөгтэй бодисуудэсвэл биеийг энгийн элементийн шинж чанар болгон багасгахыг оролддог эсвэл бүрэлдэхүүн хэсгүүд, дуудсан редукционизм.Энэхүү шинжилгээний арга нь байгалийн шинжлэх ухааны томоохон ангиллын асуудлыг шийдвэрлэх боломжийг олгосон.
хүртэл XIX сүүлВ. Атом бол материйн хамгийн жижиг, хуваагдашгүй, бүтэцгүй бөөмс гэж үздэг байсан. Үүний зэрэгцээ электрон болон цацраг идэвхт бодисын нээлтүүд нь тийм биш гэдгийг харуулсан. Босож байна гаригийн загварРутерфордын атом. Тэгвэл түүнийг загвар өмсөгч Н.Бора сольжээ. Гэхдээ урьдын адил физикчдийн бодол санаа нь бүх олон янз байдлыг багасгахад чиглэгддэг нарийн төвөгтэй шинж чанаруудбие махбодь, байгалийн үзэгдлүүд энгийн шинж чанаруудцөөн тооны анхдагч тоосонцор. Дараа нь эдгээр хэсгүүдийг дуудсан анхан шатны. Одоо тэдний нийт тоо 350-аас давж байна. Ийм учраас ийм бүх бөөмсийг бусад элемент агуулаагүй жинхэнэ элемент гэж нэрлэх нь юу л бол. Энэхүү итгэл үнэмшил нь кваркууд байдаг гэсэн таамаглалаар бэхждэг. Үүний дагуу мэдэгдэж байгаа энгийн бөөмс нь бутархай цахилгаан цэнэгтэй хэсгүүдээс бүрддэг. Тэднийг дууддаг кваркууд.
Энгийн бөөмсийн харилцан үйлчлэлийн төрлөөс хамааран фотоноос бусад бүх хэсгүүдийг хоёр бүлэгт ангилдаг.
1) адронууд. Тэд хүчтэй харилцан үйлчлэлээр тодорхойлогддог гэдгийг хэлэх нь зүйтэй. Түүнээс гадна тэд сул, цахилгаан соронзон харилцан үйлчлэлд оролцох боломжтой;
2) лептонууд. Οʜᴎ зөвхөн цахилгаан соронзон болон сул харилцан үйлчлэлд оролцох;
Амьдралынх нь дагуу тэдгээрийг дараахь байдлаар ялгадаг.
a) тогтвортой энгийн бөөмс. Эдгээр нь электрон, фотон, протон, нейтрино;
б) бараг тогтвортой. Эдгээр нь цахилгаан соронзон болон сул харилцан үйлчлэлийн улмаас ялзардаг бөөмс юм. Жишээ нь, to + ® m + +;
в) тогтворгүй. Хүчтэй харилцан үйлчлэлийн улмаас Οʜᴎ задрах, жишээлбэл, нейтрон.
Энгийн бөөмсийн цахилгаан цэнэг нь электронд агуулагдах хамгийн бага цэнэгийн үржвэр юм. Үүний зэрэгцээ энгийн бөөмсийг хос тоосонцор - эсрэг бөөмс, жишээлбэл e - - e + гэж хуваадаг (тэд бүгд ижил шинж чанартай бөгөөд цахилгаан цэнэгийн шинж тэмдгүүд нь эсрэгээрээ байдаг). Цахилгаан саармаг хэсгүүд нь эсрэг бөөмстэй байдаг, жишээлбэл p -,- .
Тэгэхээр, атомист үзэл баримтлалматерийн салангид бүтцийн тухай санаан дээр суурилдаг. Атомын хандлага нь танин мэдэхүйн тодорхой үе шатанд хуваагдашгүй гэж тооцогддог хамгийн жижиг хэсгүүдийн шинж чанарт үндэслэн физик объектын шинж чанарыг тайлбарладаг. Түүхэнд ийм бөөмсийг эхлээд атом, дараа нь энгийн бөөмс, одоо кварк гэж хүлээн зөвшөөрсөн. Энэ аргын хүндрэл нь тэдгээрийн хоорондох чанарын ялгааг харгалздаггүй цогцолборыг энгийн болгон бүрэн бууруулах явдал юм.
Хорьдугаар зууны эхний улирлын эцэс хүртэл макро болон микро сансар огторгуйн бүтцийн нэгдмэл байдлын санааг механикийн хувьд хуулиудын бүрэн ижил төстэй байдал, хоёулангийнх нь бүтцийн бүрэн ижил төстэй байдал гэж ойлгодог байв.
Бичил бөөмсийг макро биетүүдийн бяцхан хуулбар гэж тайлбарласан, ᴛ.ᴇ. гаригийн тойрог замтай бүрэн төстэй нарийн тойрог замд хөдөлдөг маш жижиг бөмбөлгүүд (корпускулууд) шиг, цорын ганц ялгаа нь: селестиел биетүүдТаталцлын харилцан үйлчлэлийн хүчээр, микро хэсгүүд нь цахилгаан харилцан үйлчлэлийн хүчээр холбогддог.
Электроныг нээсний дараа (Томсон, 1897 ᴦ.), квант онолыг бий болгосны дараа (Планк, 1900 ᴦ.), фотоны тухай ойлголтыг нэвтрүүлсэний дараа (Эйнштейн, 1905 ᴦ), атомын сургаалыг олж авсан. шинэ дүр.
ref.rf дээр нийтлэгдсэн
Салангид байдлын санаа нь цахилгаан ба гэрлийн үзэгдлийн талбар, энергийн тухай ойлголт руу өргөжсөн (19-р зуунд эрчим хүчний сургаал нь төрийн тасралтгүй хэмжигдэхүүн ба функцүүдийн талаархи санаа бодлын хүрээ болж байв). Орчин үеийн хамгийн чухал шинж чанар атомын сургаалүйл ажиллагааны атомизмыг бүрдүүлдэг. Энэ нь янз бүрийн бичил биетүүдийн хөдөлгөөн, шинж чанар, төлөв байдал нь квантчлах боломжтой байдагтай холбоотой юм, ᴛ.ᴇ. хэлбэрээр илэрхийлэгддэг салангид хэмжигдэхүүнүүдболон харилцаа. Шинэ атомизмыг хүлээн зөвшөөрдөг харьцангуй тогтвортой байдалМатерийн салангид төрөл бүр, түүний чанарын тодорхой байдал, байгалийн үзэгдлийн мэдэгдэж буй хил хязгаар дотор харьцангуй хуваагдахгүй, хувиршгүй байдал. Жишээлбэл, заримд хуваагдах физик аргаар, атом нь химийн хувьд хуваагддаггүй, ᴛ.ᴇ. В химийн процессуудтэр бүхэл бүтэн, хуваагдашгүй зүйл мэт аашилдаг. Молекул нь химийн хувьд атомуудад хуваагддаг, дулааны хөдөлгөөнд (хүртэл мэдэгдэж байгаа хязгаарууд) бүхэл бүтэн, хуваагдашгүй гэх мэт биеэ авч явдаг.
Шинэ атомизмын үзэл баримтлалд онцгой чухал зүйл бол аливаа салангид төрлийн материйн харилцан хувирах чадварыг хүлээн зөвшөөрөх явдал юм.
Янз бүрийн түвшин бүтцийн байгууллага физик бодит байдал(кварк, бичил хэсгүүд, цөм, атом, молекул, макробие, мегасистем) нь өөрийн гэсэн онцлогтой. физикийн хуулиуд. Гэхдээ судалж буй үзэгдлүүд нь судалж буй үзэгдлүүдээс хичнээн ялгаатай байсан ч хамаагүй сонгодог физик, туршилтын бүх өгөгдлийг ашиглан тайлбарласан байх ёстой сонгодог ойлголтууд. Судалгаанд хамрагдаж буй бичил объектын зан үйлийн тодорхойлолт ба хэмжих хэрэгслийн үйл ажиллагааны тайлбарын хооронд үндсэн ялгаа бий. Энэ нь хэмжих хэрэгслийн үйлдлийг зарчмын хувьд хэлээр тайлбарлах ёстой байсны үр дүн юм сонгодог физик, мөн судалж буй объектыг энэ хэлээр дүрслэхгүй байж болно.
Тайлбарлах корпускуляр арга физик үзэгдлүүдхарилцан үйлчлэлийн физик бий болсноос хойш үргэлжилсэн үйл явц нь үргэлжилсэн хандлагатай хослуулж ирсэн. Энэ нь талбайн тухай ойлголт, түүний бие махбодийн харилцан үйлчлэлд гүйцэтгэх үүргийг илчлэх замаар илэрхийлсэн. Талбайг тодорхой төрлийн бөөмсийн урсгал хэлбэрээр дүрслэх ( квант онолталбарууд) болон аливаад хамааруулах физик объект долгионы шинж чанар(Луис де Бройлигийн таамаглал) физик үзэгдлийн шинжилгээнд эдгээр хоёр хандлагыг нэгтгэсэн.
Сул харилцан үйлчлэл - ойлголт ба төрлүүд. "Сул харилцан үйлчлэл" ангиллын ангилал, онцлог 2017, 2018 он.
Сул харилцан үйлчлэл.
Физик нь сул харилцан үйлчлэлийн оршихуйг тодорхойлохын тулд аажмаар шилжсэн. Сул харилцан үйлчлэл нь бөөмийн задралыг хариуцдаг. Тиймээс түүний илрэл нь цацраг идэвхт бодисыг илрүүлэх, бета задралыг судлах явцад тулгарч байсан (8.1.5-ыг үзнэ үү).
Бета задрал нь илэрсэн хамгийн дээд зэрэгхачин онцлог. Энэ задралд энерги хадгалагдах хууль зөрчигдөж, энергийн нэг хэсэг нь хаа нэгтээ алга болсон мэт санагдсан. Энерги хадгалагдах хуулийг “хэмнэх” тулд В.Паули бета задралын үед өөр нэг бөөмс электронтой хамт нисч, алга болсон энергийг өөртөө авч явахыг санал болгосон. Энэ нь төвийг сахисан бөгөөд ер бусын өндөр нэвтрэх чадвартай тул үүнийг ажиглах боломжгүй юм. Э.Ферми үл үзэгдэх бөөмсийг “нейтрино” гэж нэрлэсэн.
Гэхдээ нейтриноыг урьдчилан таамаглах нь зөвхөн асуудлын эхлэл, түүний томъёолол юм. Энд нейтриногийн мөн чанарыг тайлбарлах шаардлагатай байсан; Тогтворгүй цөмөөс электрон ба нейтрино ялгардаг байсан ч бөөм дотор тийм бөөмс байдаггүй нь мэдэгдэж байсан. Тэд хэрхэн үүссэн бэ? Цөмд орсон нейтронууд хэдхэн минутын дараа протон, электрон, нейтрино болж задардаг нь тогтоогджээ. Ийм задралыг ямар хүчнүүд үүсгэдэг вэ? Шинжилгээ үүнийг харуулсан мэдэгдэж байгаа хүчнүүдийм задрал үүсгэж чадахгүй. Энэ нь "сул харилцан үйлчлэл" -тэй тохирч байгаа өөр, үл мэдэгдэх хүчээр үүсгэгдсэн бололтой.
Сул харилцан үйлчлэл нь таталцлын харилцан үйлчлэлээс бусад бүх харилцан үйлчлэлийн хэмжээнээс хамаагүй бага юм. Энэ нь байгаа газарт түүний үр нөлөө нь цахилгаан соронзон болон хүчтэй харилцан үйлчлэлээр бүрхэгдсэн байдаг. Үүнээс гадна сул харилцан үйлчлэл нь маш бага зайд үргэлжилдэг. Сул харилцан үйлчлэлийн радиус нь маш бага (10-16 см). Тиймээс энэ нь зөвхөн макроскоп төдийгүй бүр нөлөөлж чадахгүй атомын объектуудбөгөөд хязгаарлагдмал субатомын тоосонцор. Үүнээс гадна цахилгаан соронзон болон хүчтэй харилцан үйлчлэлтэй харьцуулахад сул харилцан үйлчлэл нь маш удаан байдаг.
Олон тогтворгүй дэд цөмийн тоосонцорыг нуранги мэт илрүүлж эхлэхэд тэдгээрийн ихэнх нь сул харилцан үйлчлэлд оролцдог болохыг олж мэдсэн. Сул харилцан үйлчлэл нь байгальд маш чухал үүрэг гүйцэтгэдэг чухал үүрэг. Энэ нь салшгүй хэсэгНар, одод дээрх термоядролын урвал, пульсарын нийлэгжилтийг хангах, дэлбэрэлт хэт шинэ одууд, синтез химийн элементүүдодод гэх мэт.
Сул харилцан үйлчлэл
Физик нь сул харилцан үйлчлэлийн оршихуйг тодорхойлохын тулд аажмаар шилжсэн. Сул хүч нь бөөмийн задралыг хариуцдаг; Тиймээс түүний илрэл нь цацраг идэвхт бодисыг нээж, бета задралыг судлахтай тулгарсан.
Бета задрал нь маш хачирхалтай шинж чанарыг илрүүлсэн. Энэхүү задрал нь физикийн үндсэн хуулиудын нэг болох энерги хадгалагдах хуулийг зөрчсөн гэсэн дүгнэлтэд хүрсэн байна. Эрчим хүчний нэг хэсэг нь хаа нэгтээ алга болж байх шиг санагдсан. Энерги хадгалагдах хуулийг “хэмнэх” тулд В.Паули бета задралын үед өөр нэг бөөмс электронтой хамт нисч, алга болсон энергийг өөртөө авч явахыг санал болгосон. Энэ нь төвийг сахисан бөгөөд ер бусын өндөр нэвтрэх чадвартай тул үүнийг ажиглах боломжгүй юм. Э.Ферми үл үзэгдэх бөөмсийг “нейтрино” гэж нэрлэсэн.
Гэхдээ нейтриноыг урьдчилан таамаглах нь зөвхөн асуудлын эхлэл, түүний томъёолол юм. Нейтриногийн мөн чанарыг тайлбарлах шаардлагатай байсан ч энд маш их нууцлаг зүйл үлдсэн байв. Тогтворгүй цөмүүдээс электрон ба нейтрино ялгарсан нь баримт юм. Гэвч бөөм дотор ийм бөөмс байдаггүй нь няцаалтгүй нотлогдсон. Тэдний үүсэх тухайд электрон ба нейтрино нь цөмд "бэлэн хэлбэрээр" байдаггүй, харин цацраг идэвхт цөмийн энергиээс ямар нэгэн байдлаар үүсдэг гэж үздэг. Цаашдын судалгаагаар цөмд орсон нейтронууд хэдхэн минутын дараа протон, электрон, нейтрино болж задардаг болохыг харуулсан. нэг бөөмийн оронд гурван шинэ бөөмс гарч ирнэ. Шинжилгээ нь мэдэгдэж буй хүчнүүд ийм задралыг үүсгэж чадахгүй гэсэн дүгнэлтэд хүргэсэн. Үүнийг өөр ямар нэгэн үл мэдэгдэх хүч бий болгосон бололтой. Судалгаанаас харахад энэ хүч нь зарим сул харилцан үйлчлэлд нийцдэг.
Сул харилцан үйлчлэл нь таталцлын харилцан үйлчлэлээс бусад бүх харилцан үйлчлэлийн хэмжээнээс хамаагүй бага бөгөөд энэ нь байгаа системүүдэд түүний үр нөлөө нь цахилгаан соронзон болон хүчтэй харилцан үйлчлэлээр бүрхэгдсэн байдаг. Үүнээс гадна сул харилцан үйлчлэл нь маш бага зайд тархдаг. Сул харилцан үйлчлэлийн радиус маш бага. Сул харилцан үйлчлэл нь эх үүсвэрээс 10-16 см-ээс хол зайд зогсдог тул макроскопийн объектод нөлөөлж чадахгүй, харин бичил огторгуй, субатомын тоосонцороор хязгаарлагддаг. Олон тогтворгүй дэд цөмийн тоосонцорыг нуранги мэт илрүүлж эхлэхэд тэдгээрийн ихэнх нь сул харилцан үйлчлэлд оролцдог болохыг олж мэдсэн.
Хүчтэй харилцан үйлчлэл
Цуврал үндсэн харилцан үйлчлэлийн сүүлчийнх нь асар их энергийн эх үүсвэр болох хүчтэй харилцан үйлчлэл юм. Ихэнх ердийн жишээхүчтэй харилцан үйлчлэлээр ялгардаг энерги - Нар. Нар, оддын гүнд тасралтгүй урсдаг термоядролын урвалууд, хүчтэй харилцан үйлчлэлээс үүдэлтэй. Гэхдээ хүн бас хүчтэй харилцан үйлчлэлийг суллаж сурсан: бий болгосон устөрөгчийн бөмбөг, хяналттай термоядролын урвалын технологийг боловсруулж, сайжруулсан.
Физик нь атомын цөмийн бүтцийг судлах явцад хүчтэй харилцан үйлчлэл байдаг гэсэн санааг олж авсан. Зарим хүч нь эерэг цэнэгтэй протонуудыг цөмд барьж, цахилгаан статик түлхэлтийн нөлөөн дор нисэхээс сэргийлдэг. Таталцлын хүч үүнийг хангахад хэтэрхий сул байна; Мэдээжийн хэрэг, зарим төрлийн харилцан үйлчлэл шаардлагатай бөгөөд үүнээс гадна цахилгаан соронзоноос илүү хүчтэй байдаг. Үүнийг дараа нь илрүүлсэн. Хүчтэй харилцан үйлчлэл нь бусад бүхнээс хамаагүй илүү байсан нь тогтоогдсон үндсэн харилцан үйлчлэл, гэхдээ цөмөөс гадна энэ нь мэдрэгддэггүй. Сул харилцан үйлчлэлийн нэгэн адил үйл ажиллагааны хүрээ шинэ хүчмаш бага болж хувирсан: хүчтэй харилцан үйлчлэл нь цөмийн хэмжээгээр тодорхойлогдсон зайд илэрдэг, i.e. Ойролцоогоор 10-13 см-ээс гадна бүх хэсгүүд хүчтэй харилцан үйлчлэлцдэггүй нь тогтоогджээ. Тиймээс протон ба нейтронууд үүнийг мэдэрдэг боловч электрон, нейтрино, фотонууд үүнд хамаарахгүй. Хүчтэй харилцан үйлчлэлд ихэвчлэн хүнд хэсгүүд л оролцдог. Энэ нь бөөм үүсэх, энгийн бөөмсийн олон харилцан үйлчлэлийг хариуцдаг.
Хүчтэй харилцан үйлчлэлийн мөн чанарын онолын тайлбарыг боловсруулахад хэцүү байсан. 60-аад оны эхээр кваркийн загварыг санал болгох үед л нээлт гарч ирэв. Энэ онолд нейтрон ба протоныг энгийн бөөмс биш, харин кваркуудаас бүрдсэн нийлмэл систем гэж үздэг.
Тиймээс үндсэндээ бие махбодийн харилцан үйлчлэлхолын болон ойрын зайн хүчний хоорондох ялгаа нь тодорхой харагдаж байна. Нэг талаас, хязгааргүй радиусын харилцан үйлчлэл (таталцал, цахилгаан соронзон), нөгөө талаас жижиг радиус (хүчтэй ба сул). Дэлхий физик үйл явцЭнэ хоёр туйлшралын хүрээнд өрнөж, орчлон ертөнц дэх маш жижиг ба туйлын том - богино зайн үйл ажиллагаа болон орчлон ертөнц дэх алсын зайн үйл ажиллагааны нэгдмэл байдлын илэрхийлэл юм.
