 |
 |
 |
 |
|
 |
 |
63
законом всемирного тяготения: между двумя точечными телами действует сила притяжения,
прямо пропорциональная произведению их масс и обратно пропорциональная квадрату
расстояния между ними. Гравитационным взаимодействием определяется падение тел в поле сил
тяготения Земли. Законом всемирного тяготения описывается, например, движение планет
Солнечной системы, а также других макрообъектов. Предполагается, что гравитационное
взаимодействие обусловливается некими элементарными частицами –
гравитонами,
существование которых к настоящему времени экспериментально не подтверждено.
Электромагнитное взаимодействие связано с электрическими и магнитными полями.
Электрическое поле возникает при наличии электрических зарядов, а магнитное поле – при их
движении. В природе существуют как положительные, так и отрицательные заряды, что и
определяет характер электромагнитного взаимодействия. Например, электростатическое
взаимодействие между заряженными телами в зависимости от знака заряда сводится либо к
притяжению, либо к отталкиванию. При движении зарядов в зависимости от их знака и
направления движения между ними возникает либо притяжение, либо отталкивание. Различные
агрегатные состояния вещества, явление трения, упругие и другие свойства вещества
определяются преимущественно силами межмолекулярного взаимодействия, которое по своей
природе является электростатическим. Электромагнитное взаимодействие описывается
фундаментальными законами электростатики и электродинамики: законом Кулона, законом
Ампера и др. Его наиболее общее описание дает электромагнитная теория Максвелла, основанная
на фундаментальных уравнениях, связывающих электрическое и магнитное поля.
Сильное взаимодействие обеспечивает связь нуклонов в ядре и определяет ядерные силы.
Предполагается, что ядерные силы возникают при обмене между нуклонами виртуальными
частицами – мезонами.
Наконец, слабое взаимодействие описывает некоторые виды ядерных процессов. Оно
короткодействующее и характеризует все виды бета-превращений.
Обычно для количественного анализа перечисленных взаимодействий используют две
характеристики: безразмерную константу взаимодействия, определяющую величину
взаимодействия, и радиус действия (табл. 3.1).
Таблица 3.1
Пo данным табл. 3.1
видно, что константа гравитационного взаимодействия самая малая.
Радиус действия его, как и электромагнитного взаимодействия, неограничен. Гравитационное
взаимодействие в классическом представлении в процессах микромира существенной роли не
играет. Однако в макропроцессах ему принадлежит определяющая роль. Например, движение
планет Солнечной системы происходит в строгом соответствии с законами гравитационного
взаимодействия.
Сильное взаимодействие отвечает за устойчивость ядер и распространяется только в пределах
размеров ядра. Чем сильнее взаимодействуют нуклоны в ядре, тем оно устойчивее, тем больше его
энергия связи, определяемая работой, которую необходимо совершить, чтобы разделить нуклоны
и удалить их друг от друга на такие расстояния, при которых взаимодействие становится равным
нулю. С возрастанием размера ядра энергия связи уменьшается. Так, ядра элементов, находящихся
в конце таблицы Менделеева, неустойчивы и могут распадаться. Такой процесс часто называется
радиоактивным распадом.
Взаимодействие между атомами и молекулами имеет преимущественно электромагнитную
природу. Таким взаимодействием объясняется образование различных агрегатных состояний
вещества: твердого, жидкого и газообразного. Например, между молекулами вещества в твердом
состоянии взаимодействие в виде притяжения проявляется гораздо сильнее, чем между теми же
молекулами в газообразном состоянии.