Mijiedarbību veidi
Izmainīts: 2009.05.13. 13:48
Dabas vienotība Pastāv mijiedarbībā starp daļiņām: ķermeņiem, molekulām, atomiem un elementārdaļiņām. Daļiņu īpašības izpaužas mijiedarbībā ar citām daļiņām.
Pētot daļiņu mijiedarbību, fizika atklāja četrus mijiedarbības pamatveidus: gravitācijas mijiedarbību, elektromagnētisko mijiedarbību, stipro mijiedarbību un vājo mijiedarbību. Mijiedarbību kvantitatīvi raksturo ar spēku vai enerģiju. Atbilstoši mijiedarbības veidam nosaukti spēki: gravitācijas spēks, stiprās mijiedarbības spēks un vājās mijiedarbības spēks, kā arī atbilstošā daļiņu mijiedarbības enerģija.
1.Gravitācijas mijiedarbība.
Līst lietus, krīt sniegs, krīt pacelti un brīvi atstāti ķermeņi un daļiņas, krīt no augšas uz leju – uz Zemi. Kādēļ? Tādēļ, ka Zeme visu pievelk. Šī pievilkšana ir savstarpēja. Arī ķermeņi, daļiņas pievelk Zemi. Tā kā Zeme ir daudz, daudz lielāka par ķermeņiem, nevar saskatīt Zemes krišanu virzienā uz ķermeņiem, bet var novērot tikai ķermeņu krišanu virzienā uz Zemi. Šo Zemes un ķermeņu pievilkšanos sauc par gravitācijas mijiedarbību. Ķermeņa, daļiņas
gravitācijas mijiedarbības spēju kvantitatīvi raksturo ar lielumu, ko sauc par masu (gravitācijas lādiņš). Gravitācijas mijiedarbības spēja piemīt visām matērijas daļiņām, kā elementārdaļiņām, tā arī zvaigznēm un galaktikām. Jebkurai matērijas daļiņai ir masa.
Lai noteiktu ķermeņa, daļiņas masu, tā ir jāmēra. Mērīt nozīmē salīdzināt mērāmo lielumu ar kādu izraudzītu šī lieluma vienību un noteikt, cik reižu mērāmais lielums ir lielāks nekā vienība.
Par masas vienību starptautiski pieņemts kilograms (kg). Kilograms ir starptautiskā masas kilograma etalona masa. Viens kilograms ir aptuveni vienāds ar viena litra tīra ūdens masu 40 C temperatūrā.
Dažu ķermeņu masas dotas 1.tabulā.
1.tabula
| Objekts | Masa, kg
|
| Mūsu Galaktika | 1043
|
| Saule | 1,99.1030
|
| Zeme | 5.977.1024
|
| Protons | 1,672.10-27
|
| Elektrons | 9,107.10-31
|
| Fotons (zaļās gaismas) | 4.10-36
|
Mijiedarbības pievilkšanās spēks starp divām daļiņām ir proporcionāls šo daļiņu masām un apgriezti proporcionāls daļiņu savstarpējā attāluma kvadrātam. Mijiedarbības spēks tiecas uz nulli, kad attālums starp daļiņām tiecas uz bezgalību, - norisinās tāldarbīga mijiedarbība.
Gravitācijas mijiedarbība ir tikai daļiņu savstarpējā pievilkšanās. Tāpēc daļiņas gravitācijas mijiedarbībā nevar izveidot noslēgtu sistēmu (piemēram, Saules sistēma nav noslēgta sistēma, bet tā savstarpēji iedarbojas ar citām zvaigznēm). No gravitācijas mijiedarbības nevar norobežoties. Telpas apgabalā, kur valdošā ir gravitācijas mijiedarbība, nevar pastāvēt vienmērīgs vielas sadalījums; vielas blīvuma nejauša palielināšanās kādā vietā turpina strauji pieaugt. Tādā veidā ir izveidojušās zvaigznes un planētas.
Gravitācijas mijiedarbība ir valdošā mijiedarbība kosmosā.
2.Elektromagnētiskā mijiedarbība. Dabā ir tādas elementārdaļiņas (elektroni, protoni u.c.), kas pievelkas vai atgrūžas ar nesalīdzināmi lielāku spēku nekā šo daļiņu gravitācijas pievilkšanās spēks. Šīs daļiņas sauc par elektriski lādētām daļiņām un mijiedarbību – par elektromagnētisko mijiedarbību. Piemēram, divu elektronu elektromagnētiskais mijiedarbības spēks ir 10
42 reizes lielāks nekā gravitācijas spēks. Daļiņas elektromagnētiskās mijiedarbības spēju raksturo ar lielumu, ko sauc par elektrisko lādiņu. Tā kā pastāv lādētu daļiņu pievilkšanās un atgrūšanās mijiedarbība, tad tas nozīmē, ka ir divējāda veida lādētas daļiņas – pozitīvi lādētas (protoni) un negatīvi lādētas (elektroni). Pretēju zīmju lādētās daļiņas pievelkas, bet vienādu zīmju – atgrūžas. No pozitīvi lādētiem protoniem un negatīvi lādētiem elektroniem ir veidoti atomi. Savukārt atomu elektromagnētiskā mijiedarbība nosaka molekulu un vielu uzbūvi, kā arī to ķīmiskās un fizikālās īpašības. Fizikālie, ķīmiskie, bioķīmiskie procesi vielās ir daļiņu elektromagnētiskās mijiedarbības rezultāts. Jebkura dzīves forma nav iedomājama bez daļiņu elektromagnētiskās mijiedarbības.
3.Stiprā mijiedarbība.
Atomu kodoli sastāv no pozitīvi lādētiem protoniem un elektroneitrālām daļiņām – neitroniem (1.2.att.).Šīs kodola sastāvdaļiņas sauc par nukloniem. Kodolā nukloni izvietojas brīvi cits pie cita tā, ka attālums starp blakus esošiem nukloniem ir vienāds ar nuklona izmēru, t.i., 10
-15 m. Taču pozitīvi lādētie nukloni atgrūžas. Kas saista nuklonus kodolā? Tie ir nuklonu pievilkšanās spēki. Tādos mazos attālumos, kāds ir starp nukloniem kodolā, nuklonu pievilkšanās kodolspēki ir aptuveni 100 reizes lielāki par protonu elektromagnētiskajiem atgrūšanās spēkiem. Tādēļ nuklonu mijiedarbību sauc par stipro mijiedarbību, bet spēkus – par stiprās mijiedarbības spēkiem jeb kodolspēkiem. Elementārdaļiņas, kurām piemīt stiprās mijiedarbības spēja, sauc par hadroniem. Stiprā mijiedarbība ir hadronu savstarpējā pievilkšanās.
Kāpēc stiprās mijiedarbības nav starp atomiem molekulā, vielā starp šo atomu kodoliem? Kodolu nukloniem taču piemīt stiprās mijiedarbības spēja. Taču stiprās mijiedarbības spēja izpaužas tikai tiešā nuklona tuvumā. Stiprā mijiedarbība ir tuvdarbīga. Iedarbības rādiuss ir vienāds ar nuklona izmēru 10
-15 m. Arī kodolā katrs nuklons mijiedarbojas tikai ar tuvākajiem kaimiņiem.
Stiprā mijiedarbība nosaka atomu kodolu veidošanos, kodoltermiskās reakcijas zvaigznēs. Šīs reakcijas norisinās Saules dzīlēs un ir galvenais enerģijas avots, ko izmanto uz Zemes.
4.Vājā mijiedarbība
Vājās mijiedarbības spēja piemīt visām daļiņām, izņemot fotonu. Tā ir universāla, ļoti tuvdarbīga. Iedarbības rādiuss mazāks nekā 10
-17 m. Vājās mijiedarbības intensitāte (kvalitatīvā nozīmē – spēks) ir 10
12…10
14 reizes mazāka nekā stiprās mijiedarbības intensitāte.
Vājā mijiedarbība nosaka visus procesus, kas norisinās ar neitrīno līdzdalību. Šādi procesi norisinās arī uz Saules un citām zvaigznēm, kuru neitrīno starojums liecina par šīs mijiedarbības svarīgo lomu zvaigžņu evolūcijā.
Autors: ,
© 2009