היכולת לקיים אינטראקציה היא התכונה החשובה והאינטגרלית ביותר של החומר. אינטראקציות הן המבטיחות איחוד של אובייקטים חומריים שונים של עולם המגה, המאקרו והמיקרו למערכות. כל הכוחות המוכרים למדע המודרני מסתכמים בארבעה סוגים של אינטראקציות, הנקראות יסודיות: כבידה, אלקטרומגנטית, חלשה וחזקת.

אינטראקציה כבידההפך לראשונה למושא חקר הפיזיקה במאה ה-17. I. תורת הכבידה של ניוטון, המבוססת על חוק הכבידה האוניברסלית, הפכה לאחד ממרכיבי המכניקה הקלאסית. כל חלקיק חומרי הוא מקור להשפעה כבידה וחווה אותה בעצמו. ככל שהמסה עולה, גוברת האינטראקציות הכבידה, כלומר. ככל שהמסה של חומרים המקיימים אינטראקציה גדולה יותר, כך כוחות הכבידה חזקים יותר. כוחות הכבידה הם כוחות משיכה. אינטראקציה כבידתית היא החלשה ביותר הידועה כיום. כוח הכבידה פועל על פני מרחקים גדולים מאוד עוצמתו פוחתת עם הגדלת המרחק, אך לא נעלמת לחלוטין. מאמינים שהנשא של אינטראקציה גרביטציונית הוא גרביטון החלקיקים ההיפותטי. בעולם המיקרו, אינטראקציה כבידתית אינה משחקת תפקיד משמעותי, אך בתהליכי מאקרו ובעיקר מגה היא משחקת תפקיד מוביל.

אינטראקציה אלקטרומגנטיתהפך לנושא המחקר בפיזיקה של המאה ה-19. התיאוריה המאוחדת הראשונה של השדה האלקטרומגנטי הייתה הרעיון של ג'יי מקסוול. אינטראקציות אלקטרומגנטיות מתקיימות רק בין חלקיקים טעונים: השדה החשמלי נמצא בין שני חלקיקים טעונים נייחים, השדה המגנטי הוא בין שני חלקיקים טעונים נעים. כוחות אלקטרומגנטיים יכולים להיות כוחות משיכה או דוחה. חלקיקים טעונים סבירים דוחים, חלקיקים בעלי מטען הפוך מושכים אותם. הנשאים של סוג זה של אינטראקציה הם פוטונים. אינטראקציה אלקטרומגנטית מתבטאת בעולמות המיקרו, המאקרו והמגה.

באמצע המאה ה-20. נוצר אלקטרודינמיקה קוונטית– תורת האינטראקציה האלקטרומגנטית, המתארת ​​את האינטראקציה של חלקיקים טעונים - אלקטרונים ופוזיטרונים. בשנת 1965 זכו מחבריו S. Tomanaga, R. Feynman ו-J. Schwinger בפרס נובל.

אינטראקציה חלשההתגלה רק במאה ה-20, בשנות ה-60. נבנתה תיאוריה כללית של אינטראקציה חלשה. הכוח החלש קשור לדעיכה של חלקיקים, ולכן גילויו הגיע רק לאחר גילוי הרדיואקטיביות. הפיזיקאי וו. פאולי הציע שבמהלך תהליך ההתפרקות הרדיואקטיבית של חומר משתחרר חלקיק בעל כוח חדירה גבוה יחד עם אלקטרון. חלקיק זה נקרא מאוחר יותר "נויטרינו". התברר שכתוצאה מאינטראקציות חלשות, הנייטרונים המרכיבים את גרעין האטום מתכלים לשלושה סוגי חלקיקים: פרוטונים בעלי מטען חיובי, אלקטרונים בעלי מטען שלילי וניטרינו ניטרליים. האינטראקציה החלשה קטנה בהרבה מזו האלקטרומגנטית, אך גדולה מזו הכבידה, ובשונה מהם היא מתפשטת למרחקים קטנים - לא יותר מ-10–22 ס"מ. לכן האינטראקציה החלשה לא נצפתה בניסוי במשך זמן רב . הנשאים של האינטראקציה החלשה הם בוזונים.

בשנות ה-70 המאה העשרים נוצרה תיאוריה כללית של אינטראקציה אלקטרומגנטית וחלשה, הנקראת תיאוריה של אינטראקציה אלקטרו-חלשה.יוצריו S. Weinberg, A. Sapam ו-S. Glashow קיבלו את פרס נובל ב-1979. התיאוריה של אינטראקציה אלקטרו-חלשה מחשיבה שני סוגים של אינטראקציות בסיסיות כביטויים של אינטראקציה אחת ועמוקה יותר. לפיכך, במרחקים גדולים מ-10-17 ס"מ, ההיבט האלקטרומגנטי של התופעות שולט במרחקים קצרים יותר, הן ההיבטים האלקטרומגנטיים והן ההיבטים החלשים חשובים באותה מידה. יצירת התיאוריה הנידונה הביאה לכך, שאוחדו בפיזיקה הקלאסית של המאה ה-19, במסגרת תיאוריית פאראדיי-מקסוול, חשמל, מגנטיות ואור, בשליש האחרון של המאה ה-20. בתוספת תופעת האינטראקציה החלשה.

אינטראקציה חזקההתגלה גם רק במאה ה-20. הוא מחזיק פרוטונים בגרעין האטום, ומונע מהם להתפזר בהשפעת כוחות דחייה אלקטרומגנטיים. אינטראקציה חזקה מתרחשת במרחקים של לא יותר מ-10-13 ס"מ והיא אחראית על יציבות הגרעינים. גרעיני היסודות הממוקמים בקצה הטבלה D.I. מנדלייב אינם יציבים מכיוון שהרדיוס שלהם גדול ובהתאם לכך, האינטראקציה החזקה מאבדת מעוצמתה. גרעינים כאלה נתונים לדעיכה, מה שנקרא רדיואקטיבי. אינטראקציה חזקה אחראית ליצירת גרעיני אטום משתתפים בה רק חלקיקים כבדים: פרוטונים וניוטרונים. אינטראקציות גרעיניות אינן תלויות במטען של חלקיקים; גלוונים משולבים לשדה גלואון (בדומה לשדה אלקטרומגנטי), שבגללו מתרחשת האינטראקציה החזקה. בעוצמתה, האינטראקציה החזקה עולה על ידועים אחרים ומהווה מקור לאנרגיה עצומה. דוגמה לאינטראקציה חזקה היא תגובות תרמו-גרעיניות בשמש ובכוכבים אחרים. העיקרון של אינטראקציה חזקה שימש ליצירת נשק מימן.

התיאוריה של אינטראקציה חזקה נקראת כרומודינמיקה קוונטית.לפי תיאוריה זו, האינטראקציה החזקה היא תוצאה של חילופי גלוונים, שמביאים לחיבור של קווארקים בהדרונים. הכרומודינמיקה הקוונטית ממשיכה להתפתח עדיין לא יכולה להיחשב כמושג שלם של האינטראקציה החזקה, אבל יש לה בסיס ניסיוני מוצק.

בפיזיקה המודרנית, החיפוש נמשך אחר תיאוריה מאוחדת שתסביר את כל ארבעת סוגי האינטראקציות הבסיסיות. יצירת תיאוריה כזו פירושה גם בניית מושג מאוחד של חלקיקים יסודיים. פרויקט זה כונה "האיחוד הגדול". הבסיס לאמונה שתיאוריה כזו אפשרית הוא העובדה שבמרחקים קצרים (פחות מ-10-29 ס"מ) ובאנרגיות גבוהות (יותר מ-10 14 GeV), מתוארות אינטראקציות אלקטרומגנטיות, חזקות וחלשות באותו אופן. , מה שאומר שהטבע שלהם נפוץ. עם זאת, מסקנה זו היא תיאורטית בלבד, טרם ניתן היה לאמת אותה בניסוי.

חוקי השימור מילאו תפקיד חשוב בהבנת מנגנוני האינטראקציה של חלקיקים אלמנטריים, היווצרותם וריקבון שלהם. בנוסף לחוקי השימור הפועלים בעולם המאקרו (חוק שימור האנרגיה, חוק שימור התנע וחוק שימור התנע הזוויתי), התגלו חדשים בפיזיקה של עולם המיקרו: חוק שימור התנע של בריון, מטעני לפטון וכו'.

יחסי גומלין יסודיים, 4 יחסי גומלין יסודיים, 4 סוגי יחסי גומלין בין חלקיקים יסודיים, מסבירים את כל התופעות הפיזיקליות ברמת המיקרו או המאקרו. אינטראקציות בסיסיות כוללות (לפי סדר עצימות גוברת) אינטראקציות כבידה, חלשות, אלקטרומגנטיות וחזקות. אינטראקציה כבידה מתקיימת בין כל חלקיקי היסוד וקובעת את המשיכה הכבידה של כל הגופים זה לזה בכל מרחק (ראה חוק הכבידה האוניברסלית); הוא קטן באופן זניח בתהליכים פיזיקליים במיקרוקוסמוס, אך ממלא תפקיד מרכזי, למשל, בקוסמוגוניה. אינטראקציה חלשה מופיעה רק במרחקים של כ-10-18 מ' וגורמת לתהליכי ריקבון (לדוגמה, ריקבון בטא של חלקיקי יסוד וגרעינים). אינטראקציה אלקטרומגנטית מתקיימת בכל מרחק בין חלקיקים אלמנטריים בעלי מטען חשמלי או מומנט מגנטי; בפרט, הוא קובע את הקשר בין אלקטרונים וגרעינים באטומים, והוא גם אחראי לכל סוגי הקרינה האלקטרומגנטית. אינטראקציה חזקה מתבטאת במרחקים של כ-10-15 מ' וקובעת את קיומם של גרעיני אטום. אולי לכל סוגי האינטראקציות הבסיסיות יש אופי משותף ומשמשות כביטויים שונים של אינטראקציה בסיסית אחת. זה אושר במלואו עבור אינטראקציות בסיסיות אלקטרומגנטיות וחלשות (מה שנקרא אינטראקציה אלקטרו-חלשה). האיחוד ההיפותטי של האינטראקציות האלקטרו-חלשות והחזקות נקרא האיחוד הגדול, וכל 4 האינטראקציות הבסיסיות נקראות איחוד-על; אימות ניסיוני של השערות אלו דורש אנרגיות שאינן ניתנות להשגה עם מאיצים מודרניים.

אנציקלופדיה מודרנית. 2000 .

ראה מה זה "אינטראקציות בסיסיות, 4" במילונים אחרים:

בפיזיקה ישנם 4 סוגים: חזק, אלקטרומגנטי, חלש וכבידה. עבור פרוטונים באנרגיה של 1 GeV, העוצמות של התהליכים הנגרמים על ידי אינטראקציות אלו הן בהתאמה 1:10 2:10 10:10 38. A משולב... ... מילון אנציקלופדיות גדול

בפיזיקה ידועים 4 סוגים: חזק, אלקטרומגנטי, חלש וכבידה. עבור פרוטונים באנרגיה של 1 GeV, עוצמות התהליכים הנגרמות על ידי אינטראקציות אלו הן 1:10-2:10-10:10-38 בהתאמה. מאוחדת... מילון אנציקלופדי

בפיזיקה ידועים 4 סוגים: חזק, אלקטרומגנטי, חלש וכבידה. עבור פרוטונים באנרגיה של 1 GeV, העוצמות של תהליכים הנגרמים על ידי אינטראקציות אלו הן בהתאמה 1:10 2:10 10:10 38. א... מדעי הטבע. מילון אנציקלופדי

קבועים הכלולים במשוואה המתארים את הקרן. חוקי הטבע ותכונות החומר. ו. ו. לקבוע את הדיוק, השלמות והאחדות של הרעיונות שלנו על העולם הסובב אותנו, העולים בתיאורטי. מודלים של תופעות נצפות בצורה של אוניברסלי... ... אנציקלופדיה פיזית

חלקיקים יסודיים- חלקיקים של המיקרוקוסמוס, שבניגוד לחלקיקים מרוכבים (ראה), לפי נתונים מודרניים, אין להם מבנה פנימי והם (ראה (3)). אלה כוללים: א) (ראה): שלושה אלקטרונים שונים (ראה) υe, muon υμ ו-taon υτ (כמו גם ... ... אנציקלופדיה פוליטכנית גדולה

הגבלות יסוד הן הגבלות המוטלות על כל אובייקט או תהליכים בטבע או בחברה עקב חוקים (סדירות) שהתגלו על ידי אנשים והשערות ותיאוריות מוצעות. הגבלות יסוד אינן... ... ויקיפדיה

סוגי מחקר בסיסיים ויישומיים של מחקר הנבדלים באוריינטציות החברתיות-תרבותיות שלהם, בצורת ארגון והעברת ידע, ובהתאם, בצורות האינטראקציה האופייניות לכל סוג... ... אנציקלופדיה פילוסופית

- ... ויקיפדיה

כדי לשפר מאמר זה, האם תרצה: ויקיפי את המאמר. קבועים פיזיקליים בסיסיים (var.: co ... ויקיפדיה

חלקיק יסודי הוא חלקיק יסודי חסר מבנה, שעד כה לא תואר כמרוכב. נכון לעכשיו, המונח משמש בעיקר ללפטונים וקווארקים (6 חלקיקים מכל סוג, יחד עם ... ... ויקיפדיה

ספרים

• קבועים פיזיים בסיסיים בהיבטים היסטוריים ומתודולוגיים, טומילין קונסטנטין אלכסנדרוביץ'. המונוגרפיה מוקדשת להיסטוריה של הופעתו והתפתחותו של מושג הקבועים הפיזיקליים הבסיסיים, הממלא תפקיד מרכזי בפיזיקה המודרנית. החלק הראשון מציג את הסיפור...

אינטראקציה בפיזיקה היא השפעת גופים או חלקיקים זה על זה, המובילה לשינוי בתנועתם.

קרבה ופעולה לטווח ארוך (או פעולה מרחוק). יש כבר מזמן שתי נקודות מבט בפיזיקה לגבי האופן שבו גופים מתקשרים. הראשון שבהם הניח נוכחות של גורם כלשהו (למשל, אתר), שדרכו גוף אחד מעביר את השפעתו לאחר, ובמהירות סופית. זוהי התיאוריה של פעולה לטווח קצר. השני הניח שהאינטראקציה בין גופים מתרחשת דרך חלל ריק, שאינו לוקח חלק בהעברת האינטראקציה, וההעברה מתרחשת באופן מיידי. זוהי התיאוריה של פעולה ארוכת טווח. נראה שהוא זכה לבסוף לאחר גילוי חוק הכבידה האוניברסלי של ניוטון. לדוגמה, האמינו שתנועת כדור הארץ צריכה להוביל מיד לשינוי בכוח הכבידה הפועל על הירח. בנוסף לניוטון עצמו, הקונספט של פעולה לטווח ארוך דבק מאוחר יותר על ידי קולומב ואמפר.

לאחר גילוי וחקר השדה האלקטרומגנטי (ראה שדה אלקטרומגנטי), נדחתה תורת הפעולה ארוכת הטווח, שכן הוכח שאינטראקציה של גופים טעונים חשמלית אינה מתרחשת באופן מיידי, אלא במהירות סופית (שווה ל- מהירות האור: c = 3,108 m/s) ותנועה של אחד המטענים מובילה לשינוי בכוחות הפועלים על המטענים האחרים, לא באופן מיידי, אלא לאחר זמן מה. עלתה תיאוריה חדשה של אינטראקציה לטווח קצר, שהורחבה לאחר מכן לכל סוגי האינטראקציות האחרות. על פי תורת הפעולה לטווח קצר, האינטראקציה מתבצעת דרך שדות מקבילים המקיפים את הגופים ומופצים ברציפות במרחב (כלומר, השדה הוא המתווך המעביר את פעולתו של גוף אחד למשנהו). האינטראקציה של מטענים חשמליים - דרך שדה אלקטרומגנטי, כבידה אוניברסלית - דרך שדה כבידה.

כיום, הפיזיקה מכירה ארבעה סוגים של אינטראקציות בסיסיות הקיימות בטבע (לפי סדר עוצמת הגומלין): אינטראקציות כבידה, חלשות, אלקטרומגנטיות וחזקות.

אינטראקציות בסיסיות הן אלה שלא ניתן לצמצם לסוגים אחרים של אינטראקציות.

האינטראקציות הבסיסיות שונות בעוצמה ובטווח (ראה טבלה 1.1). רדיוס הפעולה הוא המרחק המקסימלי בין חלקיקים, שמעבר לו ניתן להזניח את האינטראקציה ביניהם.

לפי רדיוס הפעולה, אינטראקציות בסיסיות מחולקות לטווח ארוך (כבידה ואלקטרומגנטית) וקצר טווח (חלש וחזק) (ראה טבלה 1.1).

האינטראקציה הכבידתית היא אוניברסלית: כל הגופים בטבע משתתפים בה - מכוכבים, כוכבי לכת וגלקסיות ועד למיקרו-חלקיקים: אטומים, אלקטרונים, גרעינים. טווח הפעולה שלו הוא אינסוף. עם זאת, הן עבור חלקיקים אלמנטריים של עולם המיקרו והן עבור אובייקטים של עולם המקרו המקיפים אותנו, כוחות האינטראקציה הכבידה כה קטנים עד שניתן להזניח אותם (ראה טבלה 1.1). זה הופך להיות מורגש עם עלייה במסה של גופים המקיימים אינטראקציה ולכן קובע את התנהגותם של גרמי השמיים ואת היווצרותם והתפתחותם של כוכבים.

אינטראקציה חלשה טבועה בכל החלקיקים היסודיים מלבד הפוטון. הוא אחראי לרוב תגובות ההתפרקות הגרעיניות ולטרנספורמציות רבות של חלקיקים יסודיים.

אינטראקציה אלקטרומגנטית קובעת את מבנה החומר, מחברת אלקטרונים וגרעינים באטומים ובמולקולות, ומשלבת אטומים ומולקולות לחומרים שונים. הוא קובע תהליכים כימיים וביולוגיים. אינטראקציה אלקטרומגנטית היא הגורם לתופעות כגון גמישות, חיכוך, צמיגות, מגנטיות ומהווה את אופי הכוחות המתאימים. אין לו השפעה משמעותית על תנועתם של גופים מקרוסקופיים ניטרליים חשמלית.

האינטראקציה החזקה מתרחשת בין האדרונים, וזה מה שמחזיק את הנוקלונים בגרעין.

בשנת 1967 יצרו שלדון גלשואו, עבדוס סלאם וסטיבן ויינברג תיאוריה המשלבת את הכוחות האלקטרומגנטיים והחלשים לכוח אלקטרו-חלש יחיד בטווח של 10-17 מ', שבתוכו נעלמת ההבחנה בין האינטראקציות החלשות והאלקטרומגנטיות.

נכון להיום, הועלתה התיאוריה של האיחוד הגדול, לפיה יש רק שני סוגים של אינטראקציות: מאוחדת, הכוללת אינטראקציות חזקות, חלשות ואלקטרומגנטיות, ואינטראקציה כבידה.

ישנה גם הנחה שכל ארבע האינטראקציות הן מקרים מיוחדים של ביטוי של אינטראקציה בודדת.

במכניקה, הפעולה ההדדית של גופים זה על זה מאופיינת בכוח (ראה כוח). מאפיין כללי יותר של אינטראקציה הוא אנרגיה פוטנציאלית (ראה אנרגיה פוטנציאלית).

כוחות במכניקה מחולקים לכבידה, אלסטית וחיכוך. כפי שהוזכר לעיל, אופי הכוחות המכניים נקבע על ידי אינטראקציות כבידה ואלקטרומגנטיות. רק אינטראקציות אלו יכולות להיחשב ככוחות במובן של מכניקה ניוטונית. אינטראקציות חזקות (גרעיניות) וחלשות מתבטאות במרחקים כה קטנים עד שחוקי המכניקה של ניוטון, ואיתם מושג הכוח המכני, הופכים חסרי משמעות. לכן, יש לתפוס את המונח "כוח" במקרים אלו כ"אינטראקציה".

יָדוּעַ ארבעה סוגי אינטראקציות בין חלקיקים יסודיים: חָזָק , אלקטרומגנטית , חַלָשׁ ו כבידה (הם רשומים בסדר יורד של עוצמתם). עוצמת האינטראקציה מאופיינת בדרך כלל על ידי מה שנקרא קבוע אינטראקציה α, שזה פרמטר חסר מימדים, קביעת ההסתברות לתהליכים, נגרמת על ידי סוג זה של אינטראקציה. עבור קבוע אינטראקציה אלקטרומגנטית:

אֵיפֹה ה- אנרגיית האינטראקציה של שני אלקטרונים הממוקמים במרחק λ. לָכֵן,

.

אז ליחס המאפיין יש את הצורה:

.

קבוע האינטראקציה האלקטרומגנטית הוא גודל חסר ממד:

.

הקבועים של סוגים אחרים של אינטראקציות נקבעים ביחס לערך של קבוע האינטראקציה האלקטרומגנטית.

היחס בין הקבועים נותן את העוצמה היחסית של האינטראקציות המתאימות.

אינטראקציה חזקה. סוג זה של אינטראקציה מבטיח חיבור של נוקלונים בגרעין. קבוע האינטראקציה החזקה הוא בסדר גודל של 1-10. המרחק הגדול ביותר שבו מתרחשת האינטראקציה החזקה (טווח פעולה) הוא בערך מ'.

אינטראקציה אלקטרומגנטית. קבוע האינטראקציה הוא (קבוע מבנה עדין). הטווח אינו מוגבל ().

אינטראקציה חלשה. אינטראקציה זו אחראית לכל סוגי ההתפרקות בטא גרעינית (כולל ה- לוכדות), לדעיכה של חלקיקים אלמנטריים, כמו גם לכל תהליכי האינטראקציה של הנייטרון עם החומר. קבוע האינטראקציה שווה לערך בסדר גודל של 10 -10 - . האינטראקציה החלשה, כמו החזקה, היא קצרת טווח.

אינטראקציה כבידה. לקבוע האינטראקציה יש ערך של סדר. הטווח אינו מוגבל (). אינטראקציה כבידה היא אוניברסלית כל החלקיקים היסודיים ללא יוצא מן הכלל כפופים לה. עם זאת, בתהליכים של עולם המיקרו, אינטראקציה כבידתית אינה משחקת תפקיד בולט. בטבלה טבלה 1 מציגה את ערכי הקבוע של סוגים שונים של אינטראקציה, כמו גם את משך החיים הממוצע של חלקיקים שמתפרקים עקב סוג זה של אינטראקציה (זמן דעיכה).

טבלה 1

מושגי יסוד רבים של מדעי הטבע המודרניים קשורים במישרין או בעקיפין לתיאור של אינטראקציות בסיסיות. אינטראקציה ותנועה הן התכונות החשובות ביותר של החומר, שבלעדיהן בלתי אפשרי קיומו. אינטראקציה קובעת את האיחוד של אובייקטים חומריים שונים למערכות, כלומר, הארגון המערכתי של החומר. תכונות רבות של עצמים חומריים נגזרות מהאינטראקציה ביניהם והן תוצאה של הקשרים המבניים ביניהם ואינטראקציות עם הסביבה החיצונית.

עד עכשיו ידוע ארבעה סוגים של אינטראקציות בסיסיות:

· כבידה;

· אלקטרומגנטי;

· חזק;

· חלש.

אינטראקציה כבידהמאפיין את כל החפצים החומריים, ללא קשר לטבעם. הוא מורכב ממשיכה הדדית של גופים ונקבע על ידי היסוד חוק הכבידה האוניברסלית: בין שני גופים נקודתיים יש כוח משיכה ביחס ישר למכפלת המסות שלהם וביחס הפוך לריבוע המרחק ביניהם. אינטראקציה כבידה קובעת את נפילת הגופים בשדה כוחות הכבידה של כדור הארץ. חוק הכבידה האוניברסלית מתאר, למשל, את תנועת כוכבי הלכת של מערכת השמש, כמו גם אובייקטים מאקרו אחרים. ההנחה היא שאינטראקציה גרביטציונית נגרמת על ידי חלקיקים יסודיים מסוימים - גרביטונים, שקיומה טרם אושר בניסוי.

אינטראקציה אלקטרומגנטיתהקשורים לשדות חשמליים ומגנטיים. שדה חשמלי נוצר בנוכחות מטענים חשמליים, ושדה מגנטי מתרחש כאשר הם נעים. בטבע, ישנם מטענים חיוביים ושליליים כאחד, מה שקובע את אופי האינטראקציה האלקטרומגנטית. לדוגמה, אינטראקציה אלקטרוסטטית בין גופים טעונים, בהתאם לסימן המטען, מצטמצמת למשיכה או לדחייה. כאשר מטענים נעים, בהתאם לסימן ולכיוון התנועה שלהם, מתרחשת ביניהם משיכה או דחייה. מצבי צבירה שונים של חומר, תופעת החיכוך, תכונות אלסטיות ואחרות של חומר נקבעים בעיקר על ידי כוחות האינטראקציה הבין-מולקולרית, שהיא אלקטרוסטטית באופיה. אינטראקציה אלקטרומגנטית מתוארת על ידי חוקי היסוד של האלקטרוסטטיקה והאלקטרודינמיקה: חוק קולומב, חוק אמפר וכו'. התיאור הכללי ביותר שלה ניתן על ידי התיאוריה האלקטרומגנטית של מקסוול, המבוססת על משוואות יסוד המחברים בין שדות חשמליים ומגנטיים.

אינטראקציה חזקהמבטיח חיבור של גרעינים בגרעין וקובע כוחות גרעיניים. ההנחה היא שכוחות גרעיניים מתעוררים במהלך חילופי חלקיקים וירטואליים בין נוקלונים - מסונים.

לְבָסוֹף, אינטראקציה חלשהמתאר כמה סוגים של תהליכים גרעיניים. הוא קצר טווח ומאפיין את כל סוגי הטרנספורמציות בטא.

בדרך כלל, לניתוח כמותי של האינטראקציות המפורטות, נעשה שימוש בשני מאפיינים: קבוע האינטראקציה חסר הממדים, הקובע את גודל האינטראקציה, ורדיוס הפעולה (טבלה 3.1).

טבלה 3.1

לפי הטבלה. 3.1 ברור שקבוע האינטראקציה הכבידה הוא הקטן ביותר. טווח הפעולה שלו, כמו זה של אינטראקציה אלקטרומגנטית, הוא בלתי מוגבל. בראייה הקלאסית, לאינטראקציה כבידתית אין תפקיד משמעותי בתהליכים של עולם המיקרו. עם זאת, בתהליכי מאקרו זה משחק תפקיד מכריע. לדוגמה, תנועת כוכבי הלכת של מערכת השמש מתרחשת בהתאם לחוקי האינטראקציה הגרביטציונית.

האינטראקציה החזקה אחראית ליציבות הגרעינים ומתפרשת רק בתוך גודל הגרעין. ככל שהאינטראקציה של נוקלונים בגרעין חזקה יותר, כך היא יציבה יותר, כך גדלה אנרגיית הקישור שלו, שנקבעת על ידי העבודה שיש לעשות כדי להפריד את הגרעינים ולהסיר אותם זה מזה במרחקים כאלה שבהם האינטראקציה הופכת לאפס. ככל שגודל הגרעין גדל, אנרגיית הקישור פוחתת. לפיכך, גרעיני היסודות בקצה הטבלה המחזורית אינם יציבים ויכולים להתפרק. תהליך זה נקרא לעתים קרובות ריקבון רדיואקטיבי.

האינטראקציה בין אטומים למולקולות היא בעיקר אלקטרומגנטית באופייה. אינטראקציה זו מסבירה את היווצרותם של מצבים מצטברים שונים של חומר: מוצק, נוזלי וגזי. לדוגמה, בין מולקולות של חומר במצב מוצק, האינטראקציה בצורת משיכה חזקה הרבה יותר מאשר בין אותן מולקולות במצב גזי.