ความสามารถในการโต้ตอบเป็นคุณสมบัติที่สำคัญที่สุดและสำคัญของสสาร เป็นการโต้ตอบที่รับประกันการรวมวัตถุวัตถุต่าง ๆ ของเมกะ มาโคร และไมโครเวิลด์เข้าไว้ในระบบ แรงทั้งหมดที่วิทยาศาสตร์สมัยใหม่รู้จักมีปฏิกิริยากันสี่ประเภทซึ่งเรียกว่าแรงพื้นฐาน: แรงโน้มถ่วง แม่เหล็กไฟฟ้า ความอ่อนแอ และแรง

ปฏิสัมพันธ์ของแรงโน้มถ่วงกลายเป็นเป้าหมายของการศึกษาฟิสิกส์ครั้งแรกในศตวรรษที่ 17 I. ทฤษฎีแรงโน้มถ่วงของนิวตันซึ่งอิงตามกฎแรงโน้มถ่วงสากล ได้กลายเป็นหนึ่งในองค์ประกอบของกลศาสตร์คลาสสิก อนุภาควัตถุใดๆ ก็ตามเป็นแหล่งที่มาของอิทธิพลโน้มถ่วงและสัมผัสกับมันด้วยตัวมันเอง เมื่อมวลเพิ่มขึ้น ปฏิกิริยาระหว่างแรงโน้มถ่วงก็จะเพิ่มขึ้น เช่น ยิ่งมวลของสารที่มีปฏิสัมพันธ์กันมากเท่าใด แรงโน้มถ่วงก็จะยิ่งแข็งแกร่งขึ้นเท่านั้น แรงโน้มถ่วงเป็นพลังแห่งแรงดึงดูด ปฏิกิริยาโน้มถ่วงเป็นจุดอ่อนที่สุดที่ทราบกันในปัจจุบัน แรงโน้มถ่วงกระทำในระยะทางที่ไกลมาก ความเข้มของมันจะลดลงตามระยะทางที่เพิ่มขึ้น แต่ไม่ได้หายไปทั้งหมด เชื่อกันว่าพาหะของอันตรกิริยาโน้มถ่วงคือกราวิตอนของอนุภาคสมมุติ ในโลกใบเล็กๆ ปฏิสัมพันธ์ของแรงโน้มถ่วงไม่ได้มีบทบาทสำคัญ แต่ในกระบวนการมหภาคและโดยเฉพาะอย่างยิ่งในเมกะโปรเซสนั้น ปฏิสัมพันธ์นั้นมีบทบาทนำ

ปฏิสัมพันธ์ทางแม่เหล็กไฟฟ้ากลายเป็นวิชาฟิสิกส์ของศตวรรษที่ 19 ทฤษฎีรวมแรกของสนามแม่เหล็กไฟฟ้าคือแนวคิดของเจ. แม็กซ์เวลล์ ปฏิกิริยาทางแม่เหล็กไฟฟ้าเกิดขึ้นระหว่างอนุภาคที่มีประจุเท่านั้น: สนามไฟฟ้าอยู่ระหว่างอนุภาคที่มีประจุคงที่สองตัว สนามแม่เหล็กอยู่ระหว่างอนุภาคที่มีประจุเคลื่อนที่สองตัว แรงแม่เหล็กไฟฟ้าอาจเป็นแรงดึงดูดหรือแรงผลักก็ได้ อนุภาคที่มีประจุน่าจะผลักกัน อนุภาคที่มีประจุตรงข้ามจะดึงดูด พาหะของการโต้ตอบประเภทนี้คือโฟตอน ปฏิสัมพันธ์ทางแม่เหล็กไฟฟ้าปรากฏอยู่ในโลกขนาดจิ๋ว มาโคร และเมก้าเวิลด์

ในช่วงกลางศตวรรษที่ 20 ถูกสร้างขึ้น ไฟฟ้าพลศาสตร์ควอนตัม– ทฤษฎีปฏิสัมพันธ์ทางแม่เหล็กไฟฟ้าซึ่งอธิบายปฏิสัมพันธ์ของอนุภาคที่มีประจุ - อิเล็กตรอนและโพซิตรอน ในปี 1965 ผู้แต่ง S. Tomanaga, R. Feynman และ J. Schwinger ได้รับรางวัลโนเบล

ปฏิสัมพันธ์ที่อ่อนแอถูกค้นพบเฉพาะในศตวรรษที่ 20 ในยุค 60 มีการสร้างทฤษฎีทั่วไปของการโต้ตอบที่อ่อนแอ แรงที่อ่อนแอนั้นสัมพันธ์กับการสลายตัวของอนุภาค ดังนั้นการค้นพบจึงเกิดขึ้นหลังจากการค้นพบกัมมันตภาพรังสีเท่านั้น นักฟิสิกส์ W. Pauli แนะนำว่าในระหว่างกระบวนการสลายตัวของสารกัมมันตภาพรังสี อนุภาคที่มีพลังทะลุทะลวงสูงจะถูกปล่อยออกมาพร้อมกับอิเล็กตรอน อนุภาคนี้ต่อมามีชื่อว่า "นิวตริโน" ปรากฎว่าอันเป็นผลมาจากปฏิกิริยาที่อ่อนแอ นิวตรอนที่ประกอบเป็นนิวเคลียสของอะตอมจะสลายตัวออกเป็นอนุภาคสามประเภท ได้แก่ โปรตอนที่มีประจุบวก อิเล็กตรอนที่มีประจุลบ และนิวตริโนที่เป็นกลาง ปฏิกิริยาที่อ่อนแอนั้นมีขนาดเล็กกว่าปฏิกิริยาทางแม่เหล็กไฟฟ้า แต่จะมากกว่าแรงโน้มถ่วง และไม่เหมือนกับพวกมันที่แพร่กระจายในระยะทางเล็ก ๆ - ไม่เกิน 10–22 ซม. นั่นคือสาเหตุที่ไม่ได้สังเกตปฏิกิริยาที่อ่อนแอจากการทดลองมาเป็นเวลานาน เวลา. พาหะของปฏิกิริยาที่อ่อนแอคือโบซอน

ในยุค 70 ศตวรรษที่ XX ทฤษฎีทั่วไปของแม่เหล็กไฟฟ้าและปฏิสัมพันธ์ที่อ่อนแอถูกสร้างขึ้นเรียกว่า ทฤษฎีปฏิสัมพันธ์ทางไฟฟ้าอ่อนผู้สร้าง S. Weinberg, A. Sapam และ S. Glashow ได้รับรางวัลโนเบลในปี 1979 ทฤษฎีปฏิสัมพันธ์แบบอิเล็กโทรอ่อนแอพิจารณาปฏิสัมพันธ์พื้นฐานสองประเภทว่าเป็นการรวมตัวกันของปฏิสัมพันธ์แบบเดียวและลึกกว่า ดังนั้น ที่ระยะห่างมากกว่า 10–17 ซม. ด้านแม่เหล็กไฟฟ้าของปรากฏการณ์จะมีอิทธิพลเหนือกว่า ในระยะทางที่สั้นกว่า ทั้งด้านแม่เหล็กไฟฟ้าและด้านอ่อนก็มีความสำคัญเท่าเทียมกัน การสร้างทฤษฎีที่อยู่ระหว่างการพิจารณาหมายความว่า รวมกันเป็นหนึ่งเดียวในฟิสิกส์คลาสสิกของศตวรรษที่ 19 ภายในกรอบของทฤษฎีฟาราเดย์-แมกซ์เวลล์ ไฟฟ้า แม่เหล็ก และแสง ในช่วงสามส่วนสุดท้ายของศตวรรษที่ 20 เสริมด้วยปรากฏการณ์ปฏิสัมพันธ์ที่อ่อนแอ

ปฏิสัมพันธ์ที่แข็งแกร่งถูกค้นพบเฉพาะในศตวรรษที่ 20 เท่านั้น มันเก็บโปรตอนไว้ในนิวเคลียสของอะตอมเพื่อป้องกันไม่ให้โปรตอนกระเจิงภายใต้อิทธิพลของแรงผลักแม่เหล็กไฟฟ้า ปฏิสัมพันธ์ที่รุนแรงเกิดขึ้นที่ระยะไม่เกิน 10–13 ซม. และมีหน้าที่รับผิดชอบในความเสถียรของนิวเคลียส เมล็ดขององค์ประกอบที่อยู่ท้ายตาราง D.I. Mendeleev นั้นไม่เสถียรเพราะรัศมีของมันกว้างมาก ดังนั้นปฏิสัมพันธ์ที่รุนแรงจึงสูญเสียความเข้มข้นไป นิวเคลียสดังกล่าวอาจสลายตัวซึ่งเรียกว่ากัมมันตภาพรังสี ปฏิสัมพันธ์ที่รุนแรงมีหน้าที่รับผิดชอบในการก่อตัวของนิวเคลียสของอะตอม มีเพียงอนุภาคหนักเท่านั้นที่มีส่วนร่วม: โปรตอนและนิวตรอน ปฏิกิริยานิวเคลียร์ไม่ได้ขึ้นอยู่กับประจุของอนุภาค แต่พาหะของปฏิกิริยาประเภทนี้คือกลูออน กลูออนจะรวมกันเป็นสนามกลูออน (คล้ายกับสนามแม่เหล็กไฟฟ้า) เนื่องจากมีปฏิกิริยารุนแรงเกิดขึ้น ด้วยพลังของมัน ปฏิสัมพันธ์ที่แข็งแกร่งนั้นเหนือกว่าสิ่งอื่นที่รู้จักและเป็นแหล่งพลังงานมหาศาล ตัวอย่างของปฏิกิริยาที่รุนแรงคือปฏิกิริยาเทอร์โมนิวเคลียร์ในดวงอาทิตย์และดาวฤกษ์อื่นๆ หลักการปฏิสัมพันธ์ที่รุนแรงถูกนำมาใช้เพื่อสร้างอาวุธไฮโดรเจน

ทฤษฎีปฏิสัมพันธ์ที่รุนแรงเรียกว่า โครโมไดนามิกส์ควอนตัมตามทฤษฎีนี้ ปฏิสัมพันธ์ที่รุนแรงเป็นผลมาจากการแลกเปลี่ยนกลูออน ซึ่งส่งผลให้เกิดการเชื่อมโยงของควาร์กในแฮดรอน โครโมไดนามิกส์ควอนตัมยังคงพัฒนาต่อไป ยังไม่สามารถถือเป็นแนวคิดที่สมบูรณ์ของปฏิสัมพันธ์ที่รุนแรงได้ แต่มีพื้นฐานการทดลองที่มั่นคง

ในฟิสิกส์ยุคใหม่ การค้นหายังคงดำเนินต่อไปสำหรับทฤษฎีที่เป็นเอกภาพซึ่งจะอธิบายปฏิสัมพันธ์พื้นฐานทั้งสี่ประเภท การสร้างทฤษฎีดังกล่าวยังหมายถึงการสร้างแนวคิดที่เป็นเอกภาพเกี่ยวกับอนุภาคมูลฐานด้วย โครงการนี้เรียกว่า "การรวมชาติอันยิ่งใหญ่" พื้นฐานสำหรับความเชื่อที่ว่าทฤษฎีดังกล่าวเป็นไปได้คือข้อเท็จจริงที่ว่าในระยะทางสั้น ๆ (น้อยกว่า 10–29 ซม.) และที่พลังงานสูง (มากกว่า 10 14 GeV) ปฏิกิริยาทางแม่เหล็กไฟฟ้า แรง และอ่อนนั้นอธิบายในลักษณะเดียวกัน ซึ่งหมายความว่าธรรมชาติของพวกเขาเป็นเรื่องธรรมดา อย่างไรก็ตาม ข้อสรุปนี้เป็นเพียงเชิงทฤษฎีเท่านั้น แต่ยังไม่สามารถยืนยันได้ด้วยการทดลอง

กฎหมายการอนุรักษ์มีบทบาทสำคัญในการทำความเข้าใจกลไกปฏิสัมพันธ์ของอนุภาคมูลฐาน การก่อตัวและการสลายตัว นอกเหนือจากกฎการอนุรักษ์ที่ดำเนินการในมาโครเวิลด์ (กฎการอนุรักษ์พลังงาน กฎการอนุรักษ์โมเมนตัม และกฎการอนุรักษ์โมเมนตัมเชิงมุม) แล้ว ยังมีการค้นพบสิ่งใหม่ในฟิสิกส์ของไมโครเวิลด์: กฎการอนุรักษ์ของ แบริออน, ประจุเลปตัน ฯลฯ

ปฏิสัมพันธ์ขั้นพื้นฐาน ปฏิสัมพันธ์ขั้นพื้นฐาน 4 ประการ ปฏิสัมพันธ์ 4 ประเภทระหว่างอนุภาคมูลฐาน อธิบายปรากฏการณ์ทางกายภาพทั้งหมดในระดับจุลภาคหรือมหภาค ปฏิกิริยาพื้นฐาน ได้แก่ (ตามลำดับความเข้มที่เพิ่มขึ้น) ปฏิกิริยาแรงโน้มถ่วง ปฏิกิริยาอ่อน แม่เหล็กไฟฟ้า และปฏิกิริยารุนแรง ปฏิกิริยาโน้มถ่วงเกิดขึ้นระหว่างอนุภาคมูลฐานทั้งหมดและกำหนดแรงดึงดูดโน้มถ่วงของวัตถุทั้งหมดที่มีต่อกันที่ระยะห่างใดๆ (ดูกฎแรงโน้มถ่วงสากล) มันมีขนาดเล็กมากในกระบวนการทางกายภาพในพิภพเล็ก ๆ แต่มีบทบาทสำคัญในจักรวาล ปฏิกิริยาที่อ่อนแอจะปรากฏที่ระยะห่างประมาณ 10-18 เมตรเท่านั้น และทำให้เกิดกระบวนการสลายตัว (เช่น การสลายบีตาของอนุภาคมูลฐานและนิวเคลียสบางชนิด) ปฏิกิริยาทางแม่เหล็กไฟฟ้ามีอยู่ที่ระยะห่างระหว่างอนุภาคมูลฐานที่มีประจุไฟฟ้าหรือโมเมนต์แม่เหล็ก โดยเฉพาะอย่างยิ่งเป็นตัวกำหนดความสัมพันธ์ระหว่างอิเล็กตรอนกับนิวเคลียสในอะตอม และยังรับผิดชอบต่อรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าทุกประเภทอีกด้วย ปฏิสัมพันธ์ที่รุนแรงจะปรากฏที่ระยะประมาณ 10-15 ม. และกำหนดการมีอยู่ของนิวเคลียสของอะตอม บางทีปฏิสัมพันธ์พื้นฐานทุกประเภทอาจมีลักษณะที่เหมือนกันและทำหน้าที่เป็นการแสดงออกที่แตกต่างกันของปฏิสัมพันธ์พื้นฐานเดียว สิ่งนี้ได้รับการยืนยันอย่างสมบูรณ์สำหรับปฏิกิริยาทางแม่เหล็กไฟฟ้าและปฏิกิริยาพื้นฐานที่อ่อนแอ (ที่เรียกว่าปฏิสัมพันธ์ทางแม่เหล็กไฟฟ้าที่อ่อนแอ) การรวมสมมุติฐานของปฏิกิริยาอิเล็กโตรอ่อนแอและปฏิกิริยารุนแรงเรียกว่าการรวมครั้งใหญ่ และปฏิกิริยาพื้นฐานทั้ง 4 รายการเรียกว่าการรวมซุปเปอร์ การตรวจสอบสมมติฐานเหล่านี้โดยการทดลองต้องใช้พลังงานที่ไม่สามารถบรรลุได้ด้วยเครื่องเร่งความเร็วสมัยใหม่

สารานุกรมสมัยใหม่. 2000 .

ดูว่า "ปฏิสัมพันธ์พื้นฐาน 4" ในพจนานุกรมอื่น ๆ คืออะไร:

ในฟิสิกส์มี 4 ประเภท: แรง, แม่เหล็กไฟฟ้า, อ่อนแอและแรงโน้มถ่วง สำหรับโปรตอนที่มีพลังงาน 1 GeV ความเข้มของกระบวนการที่เกิดจากปฏิกิริยาเหล่านี้คือ 1:10 2:10 10:10 38 ตามลำดับ เมื่อรวมกัน... ... พจนานุกรมสารานุกรมขนาดใหญ่

ในฟิสิกส์รู้จัก 4 ประเภท: แรง, แม่เหล็กไฟฟ้า, อ่อนแอและแรงโน้มถ่วง สำหรับโปรตอนที่พลังงาน 1 GeV ความเข้มของกระบวนการที่เกิดจากปฏิกิริยาเหล่านี้คือ 1:10–2:10–10:10–38 ตามลำดับ แบบครบวงจร... พจนานุกรมสารานุกรม

ในฟิสิกส์รู้จัก 4 ประเภท: แรง, แม่เหล็กไฟฟ้า, อ่อนแอและแรงโน้มถ่วง สำหรับโปรตอนที่มีพลังงาน 1 GeV ความเข้มของกระบวนการที่เกิดจากปฏิกิริยาเหล่านี้คือ 1:10 2:10 10:10 38 ตามลำดับ เมื่อรวมกัน... วิทยาศาสตร์ธรรมชาติ พจนานุกรมสารานุกรม

ค่าคงที่รวมอยู่ในสมการที่อธิบายกองทุน กฎแห่งธรรมชาติและคุณสมบัติของสสาร ฉ.ฉ. เพื่อกำหนดความถูกต้องครบถ้วนและเป็นเอกภาพของความคิดของเราเกี่ยวกับโลกรอบตัวเราที่เกิดขึ้นในทางทฤษฎี แบบจำลองปรากฏการณ์ที่สังเกตได้ในรูปแบบสากล... ... สารานุกรมกายภาพ

อนุภาคพื้นฐาน- อนุภาคของไมโครเวิลด์ ซึ่งแตกต่างจากอนุภาคคอมโพสิต (ดู) ตามข้อมูลสมัยใหม่ ไม่มีโครงสร้างภายในและเป็น (ดู (3)) ซึ่งรวมถึง: ก) (ดู): อิเล็กตรอน 3 ตัว (ดู) ที่แตกต่างกัน υe, muon υμ และ taon υτ (เช่นเดียวกับ ... ... สารานุกรมโพลีเทคนิคขนาดใหญ่

ข้อจำกัดพื้นฐานคือข้อจำกัดที่บังคับใช้กับวัตถุหรือกระบวนการใดๆ ในธรรมชาติหรือสังคมอันเนื่องมาจากกฎหมาย (กฎเกณฑ์) ที่ค้นพบโดยผู้คนและสมมติฐานและทฤษฎีที่เสนอ ข้อจำกัดพื้นฐานไม่ใช่... ... Wikipedia

ประเภทของการวิจัยพื้นฐานและประยุกต์ของการวิจัยที่แตกต่างกันในทิศทางทางสังคมวัฒนธรรมในรูปแบบขององค์กรและการถ่ายทอดความรู้และดังนั้นในรูปแบบของลักษณะปฏิสัมพันธ์ของแต่ละประเภท... ... สารานุกรมปรัชญา

- ... วิกิพีเดีย

หากต้องการปรับปรุงบทความนี้ คุณต้อง: Wikiify บทความ ค่าคงที่ทางกายภาพพื้นฐาน (var.: co ... Wikipedia

อนุภาคมูลฐานคืออนุภาคมูลฐานที่ไม่มีโครงสร้าง ซึ่งจนถึงขณะนี้ยังไม่มีการอธิบายว่าเป็นอนุภาคประกอบ ปัจจุบันคำนี้ใช้กับเลปตันและควาร์กเป็นหลัก (ชนิดละ 6 อนุภาค พร้อมด้วย ... ... Wikipedia

หนังสือ

• ค่าคงที่ทางกายภาพขั้นพื้นฐานในด้านประวัติศาสตร์และระเบียบวิธี, โทมิลิน คอนสแตนติน อเล็กซานโดรวิช เอกสารนี้อุทิศให้กับประวัติศาสตร์ของการเกิดขึ้นและการพัฒนาแนวคิดเรื่องค่าคงที่ทางกายภาพพื้นฐานซึ่งมีบทบาทสำคัญในฟิสิกส์สมัยใหม่ ภาคแรกนำเสนอเรื่องราว...

ปฏิสัมพันธ์ในฟิสิกส์คืออิทธิพลของวัตถุหรืออนุภาคที่มีต่อกัน ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในการเคลื่อนที่

ความใกล้ชิดและการกระทำระยะไกล (หรือการกระทำในระยะไกล) มีมุมมองสองประการในวิชาฟิสิกส์มานานแล้วว่าร่างกายมีปฏิสัมพันธ์กันอย่างไร คนแรกสันนิษฐานว่ามีสารบางอย่างอยู่ (เช่น อีเธอร์) โดยที่วัตถุหนึ่งส่งอิทธิพลไปยังอีกวัตถุหนึ่งด้วยความเร็วที่จำกัด นี่คือทฤษฎีการกระทำระยะสั้น ประการที่สองสันนิษฐานว่าปฏิสัมพันธ์ระหว่างวัตถุเกิดขึ้นผ่านพื้นที่ว่างซึ่งไม่ได้มีส่วนในการถ่ายทอดปฏิสัมพันธ์ใด ๆ และการส่งสัญญาณจะเกิดขึ้นทันที นี่คือทฤษฎีการกระทำระยะไกล ดูเหมือนว่าจะได้รับชัยชนะในที่สุดหลังจากที่นิวตันค้นพบกฎแรงโน้มถ่วงสากล ตัวอย่างเช่น เชื่อกันว่าการเคลื่อนที่ของโลกควรนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงแรงโน้มถ่วงที่กระทำบนดวงจันทร์ทันที นอกจากนิวตันเองแล้ว คูลอมบ์และแอมแปร์ก็ยึดแนวคิดเรื่องการกระทำระยะไกลมาใช้ในภายหลัง

หลังจากการค้นพบและศึกษาสนามแม่เหล็กไฟฟ้า (ดูสนามแม่เหล็กไฟฟ้า) ทฤษฎีการกระทำระยะไกลถูกปฏิเสธ เนื่องจากได้รับการพิสูจน์แล้วว่าปฏิสัมพันธ์ของวัตถุที่มีประจุไฟฟ้าไม่ได้เกิดขึ้นทันที แต่ด้วยความเร็วจำกัด (เท่ากับ ความเร็วแสง: c = 3,108 m/s) และการเคลื่อนที่ของประจุหนึ่งทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในแรงที่กระทำต่อประจุอีกประจุหนึ่ง ไม่ใช่ทันที แต่หลังจากผ่านไประยะหนึ่ง ทฤษฎีใหม่ของปฏิสัมพันธ์ระยะสั้นเกิดขึ้น ซึ่งต่อมาได้ขยายไปสู่ปฏิสัมพันธ์ประเภทอื่น ๆ ทั้งหมด ตามทฤษฎีของการกระทำในระยะสั้น ปฏิสัมพันธ์จะดำเนินการผ่านสนามที่สอดคล้องกันรอบๆ วัตถุและกระจายอย่างต่อเนื่องในอวกาศ (เช่น สนามเป็นตัวกลางที่ส่งการกระทำของวัตถุหนึ่งไปยังอีกวัตถุหนึ่ง) ปฏิสัมพันธ์ของประจุไฟฟ้า - ผ่านสนามแม่เหล็กไฟฟ้า, ความโน้มถ่วงสากล - ผ่านสนามโน้มถ่วง

ปัจจุบัน ฟิสิกส์รู้จักปฏิสัมพันธ์พื้นฐานสี่ประเภทที่มีอยู่ในธรรมชาติ (ตามลำดับความรุนแรงที่เพิ่มขึ้น): ปฏิกิริยาแรงโน้มถ่วง ปฏิกิริยาอ่อน แม่เหล็กไฟฟ้า และปฏิกิริยารุนแรง

การโต้ตอบขั้นพื้นฐานคือสิ่งที่ไม่สามารถลดทอนลงจากการโต้ตอบประเภทอื่นได้

ปฏิสัมพันธ์พื้นฐานจะแตกต่างกันไปตามความรุนแรงและช่วง (ดูตาราง 1.1) รัศมีของการกระทำคือระยะห่างสูงสุดระหว่างอนุภาคซึ่งเกินกว่าที่จะละเลยปฏิสัมพันธ์ของพวกมันได้

ตามรัศมีของการกระทำ ปฏิกิริยาพื้นฐานแบ่งออกเป็นระยะยาว (ความโน้มถ่วงและแม่เหล็กไฟฟ้า) และช่วงสั้น (อ่อนและแรง) (ดูตาราง 1.1)

ปฏิสัมพันธ์ของแรงโน้มถ่วงนั้นเป็นสากล: ร่างกายทั้งหมดในธรรมชาติมีส่วนร่วมตั้งแต่ดวงดาว ดาวเคราะห์ และกาแล็กซีไปจนถึงอนุภาคขนาดเล็ก: อะตอม อิเล็กตรอน นิวเคลียส ระยะของการกระทำคืออนันต์ อย่างไรก็ตาม ทั้งสำหรับอนุภาคมูลฐานของไมโครเวิลด์และวัตถุของโลกมาโครที่ล้อมรอบเรา แรงปฏิสัมพันธ์ของแรงโน้มถ่วงนั้นมีน้อยมากจนสามารถละเลยได้ (ดูตาราง 1.1) จะสังเกตเห็นได้ชัดเมื่อมีมวลวัตถุที่มีปฏิสัมพันธ์เพิ่มขึ้น ดังนั้นจึงเป็นตัวกำหนดพฤติกรรมของวัตถุท้องฟ้า ตลอดจนการก่อตัวและวิวัฒนาการของดาวฤกษ์

ปฏิกิริยาที่อ่อนแอนั้นมีอยู่ในอนุภาคมูลฐานทั้งหมด ยกเว้นโฟตอน มีหน้าที่รับผิดชอบในปฏิกิริยาการสลายตัวของนิวเคลียร์ส่วนใหญ่และการเปลี่ยนแปลงของอนุภาคมูลฐานหลายอย่าง

ปฏิสัมพันธ์ทางแม่เหล็กไฟฟ้าเป็นตัวกำหนดโครงสร้างของสสาร การเชื่อมต่ออิเล็กตรอนและนิวเคลียสในอะตอมและโมเลกุล การรวมอะตอมและโมเลกุลเข้าด้วยกันเป็นสารต่างๆ เป็นตัวกำหนดกระบวนการทางเคมีและชีวภาพ ปฏิกิริยาทางแม่เหล็กไฟฟ้าเป็นสาเหตุของปรากฏการณ์ต่างๆ เช่น ความยืดหยุ่น แรงเสียดทาน ความหนืด ความเป็นแม่เหล็ก และก่อให้เกิดธรรมชาติของแรงที่สอดคล้องกัน มันไม่ส่งผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อการเคลื่อนที่ของวัตถุที่เป็นกลางทางไฟฟ้าด้วยตาเปล่า

ปฏิสัมพันธ์ที่รุนแรงเกิดขึ้นระหว่างฮาดรอนซึ่งเป็นสิ่งที่ยึดนิวคลีออนไว้ในนิวเคลียส

ในปี 1967 เชลดอน กลาโชว์, อับดุส ซาลาม และสตีเวน ไวน์เบิร์ก ได้สร้างทฤษฎีที่รวมแรงแม่เหล็กไฟฟ้าและแรงอ่อนเข้าเป็นแรงไฟฟ้าอ่อนเพียงแรงเดียวด้วยระยะ 10-17 เมตร ซึ่งความแตกต่างระหว่างอันตรกิริยาอ่อนและแรงแม่เหล็กไฟฟ้าหายไป

ในปัจจุบัน ทฤษฎีการรวมใหญ่ได้รับการหยิบยกขึ้นมา โดยมีปฏิสัมพันธ์เพียงสองประเภทเท่านั้น: แบบครบวงจรซึ่งรวมถึงปฏิสัมพันธ์ที่รุนแรง อ่อน และแม่เหล็กไฟฟ้า และปฏิสัมพันธ์แรงโน้มถ่วง

นอกจากนี้ยังมีข้อสันนิษฐานว่าปฏิสัมพันธ์ทั้งสี่เป็นกรณีพิเศษของการสำแดงของการโต้ตอบเพียงครั้งเดียว

ในกลศาสตร์ การกระทำร่วมกันของวัตถุที่มีต่อกันนั้นมีลักษณะเฉพาะด้วยแรง (ดูแรง) ลักษณะทั่วไปของปฏิสัมพันธ์คือพลังงานศักย์ (ดูพลังงานศักย์)

แรงในกลศาสตร์แบ่งออกเป็น แรงโน้มถ่วง แรงยืดหยุ่น และแรงเสียดทาน ตามที่กล่าวไว้ข้างต้น ธรรมชาติของแรงทางกลถูกกำหนดโดยปฏิกิริยาระหว่างแรงโน้มถ่วงและแม่เหล็กไฟฟ้า เฉพาะปฏิสัมพันธ์เหล่านี้เท่านั้นที่สามารถถือเป็นแรงในแง่ของกลศาสตร์ของนิวตัน ปฏิกิริยาที่รุนแรง (นิวเคลียร์) และปฏิกิริยาที่อ่อนแอนั้นแสดงออกมาในระยะที่สั้นมากจนกฎกลศาสตร์ของนิวตันและแนวคิดเรื่องแรงทางกลไม่มีความหมาย ดังนั้นคำว่า "กำลัง" ในกรณีนี้จึงควรถูกมองว่าเป็น "ปฏิสัมพันธ์"

เป็นที่รู้จัก การโต้ตอบสี่ประเภท ระหว่างอนุภาคมูลฐาน: แข็งแกร่ง , แม่เหล็กไฟฟ้า , อ่อนแอ และ แรงโน้มถ่วง (โดยเรียงลำดับตามความรุนแรงจากมากไปหาน้อย) ความรุนแรงของการโต้ตอบมักจะมีลักษณะที่เรียกว่า ค่าคงที่ของการโต้ตอบ α, ซึ่งเป็นพารามิเตอร์ที่ไร้มิติ, การกำหนดความน่าจะเป็นของกระบวนการ, เกิดจากการโต้ตอบประเภทนี้- สำหรับค่าคงที่ปฏิสัมพันธ์ทางแม่เหล็กไฟฟ้า:

ที่ไหน อี– พลังงานอันตรกิริยาของอิเล็กตรอนสองตัวที่อยู่ในระยะห่าง แล เพราะฉะนั้น,

.

จากนั้นความสัมพันธ์เชิงคุณลักษณะจะมีรูปแบบ:

.

ค่าคงที่ของปฏิกิริยาทางแม่เหล็กไฟฟ้าเป็นปริมาณที่ไม่มีมิติ:

.

ค่าคงที่ของการโต้ตอบประเภทอื่นถูกกำหนดโดยสัมพันธ์กับค่าของค่าคงที่ปฏิสัมพันธ์ทางแม่เหล็กไฟฟ้า

อัตราส่วนของค่าคงที่จะให้ความเข้มสัมพัทธ์ของการโต้ตอบที่สอดคล้องกัน

ปฏิสัมพันธ์ที่แข็งแกร่ง ปฏิสัมพันธ์ประเภทนี้ทำให้แน่ใจถึงการเชื่อมต่อของนิวคลีออนในนิวเคลียส ค่าคงที่ปฏิสัมพันธ์ที่รุนแรงอยู่ในลำดับ 1–10 ระยะทางที่ยิ่งใหญ่ที่สุดที่เกิดปฏิสัมพันธ์ที่รุนแรง (ระยะของการกระทำ) คือประมาณ m

ปฏิสัมพันธ์ทางแม่เหล็กไฟฟ้า ค่าคงที่ของการโต้ตอบคือ (ค่าคงที่โครงสร้างละเอียด) ช่วงไม่จำกัด ()

ปฏิสัมพันธ์ที่อ่อนแอ ปฏิกิริยานี้รับผิดชอบต่อการสลายตัวของเบต้านิวเคลียร์ทุกประเภท (รวมถึง จ- จับ) สำหรับการสลายตัวของอนุภาคมูลฐานตลอดจนกระบวนการปฏิสัมพันธ์ของนิวตรอนกับสสารทั้งหมด ค่าคงที่ของการโต้ตอบจะเท่ากับค่าของลำดับ 10 –10 – ปฏิสัมพันธ์ที่อ่อนแอ เช่น ปฏิสัมพันธ์ที่รุนแรงนั้นเป็นระยะสั้น

ปฏิสัมพันธ์ของแรงโน้มถ่วง ค่าคงที่การโต้ตอบมีค่าเป็นลำดับ ช่วงไม่จำกัด () ปฏิกิริยาแรงโน้มถ่วงนั้นเป็นสากล อนุภาคมูลฐานทั้งหมดอยู่ภายใต้อิทธิพลของมันโดยไม่มีข้อยกเว้น อย่างไรก็ตาม ในกระบวนการของไมโครเวิลด์ ปฏิสัมพันธ์ของแรงโน้มถ่วงไม่ได้มีบทบาทสำคัญ ในตาราง ตารางที่ 1 แสดงค่าคงที่ของการโต้ตอบประเภทต่าง ๆ รวมถึงอายุการใช้งานเฉลี่ยของอนุภาคที่สลายตัวเนื่องจากการโต้ตอบประเภทนี้ (เวลาสลายตัว)

ตารางที่ 1

แนวคิดพื้นฐานหลายประการของวิทยาศาสตร์ธรรมชาติสมัยใหม่เกี่ยวข้องทั้งทางตรงและทางอ้อมกับการอธิบายปฏิสัมพันธ์พื้นฐาน ปฏิสัมพันธ์และการเคลื่อนไหวเป็นคุณลักษณะที่สำคัญที่สุดของสสาร โดยที่การดำรงอยู่ของมันเป็นไปไม่ได้ ปฏิสัมพันธ์เป็นตัวกำหนดการรวมวัตถุวัตถุต่างๆ เข้ากับระบบ กล่าวคือ การจัดระเบียบของสสารอย่างเป็นระบบ คุณสมบัติหลายอย่างของวัตถุวัตถุได้มาจากปฏิสัมพันธ์ของพวกมัน และเป็นผลมาจากการเชื่อมต่อเชิงโครงสร้างระหว่างกัน และการโต้ตอบกับสภาพแวดล้อมภายนอก

โดยขณะนี้ได้ทราบแล้ว การโต้ตอบขั้นพื้นฐานสี่ประเภท:

· แรงโน้มถ่วง;

·แม่เหล็กไฟฟ้า;

· แข็งแกร่ง;

· อ่อนแอ.

ปฏิสัมพันธ์ของแรงโน้มถ่วงลักษณะเฉพาะของวัตถุทางวัตถุทั้งหมดโดยไม่คำนึงถึงลักษณะของวัตถุเหล่านั้น ประกอบด้วยการดึงดูดซึ่งกันและกันของร่างกายและถูกกำหนดโดยพื้นฐาน กฎแรงโน้มถ่วงสากล: ระหว่างจุดสองจุดจะมีแรงดึงดูดที่เป็นสัดส่วนโดยตรงกับผลคูณของมวลและเป็นสัดส่วนผกผันกับกำลังสองของระยะห่างระหว่างจุดทั้งสอง- ปฏิกิริยาโน้มถ่วงเป็นตัวกำหนดการล่มสลายของวัตถุในสนามแรงโน้มถ่วงของโลก กฎแรงโน้มถ่วงสากลอธิบายการเคลื่อนที่ของดาวเคราะห์ในระบบสุริยะ รวมถึงวัตถุมหภาคอื่นๆ สันนิษฐานว่าปฏิกิริยาโน้มถ่วงเกิดจากอนุภาคมูลฐานบางชนิด - กราวิตอนซึ่งยังไม่ได้รับการยืนยันจากการทดลอง

ปฏิสัมพันธ์ทางแม่เหล็กไฟฟ้าเกี่ยวข้องกับสนามไฟฟ้าและสนามแม่เหล็ก สนามไฟฟ้าเกิดขึ้นเมื่อมีประจุไฟฟ้า และสนามแม่เหล็กเกิดขึ้นเมื่อประจุเคลื่อนที่ ในธรรมชาตินั้นมีทั้งประจุบวกและประจุลบซึ่งเป็นตัวกำหนดลักษณะของปฏิกิริยาทางแม่เหล็กไฟฟ้า ตัวอย่างเช่น ปฏิกิริยาระหว่างไฟฟ้าสถิตระหว่างวัตถุที่มีประจุ ขึ้นอยู่กับสัญญาณของประจุ จะลดลงเหลือเพียงแรงดึงดูดหรือแรงผลัก เมื่อประจุเคลื่อนที่ ขึ้นอยู่กับสัญญาณและทิศทางการเคลื่อนที่ อาจเกิดแรงดึงดูดหรือแรงผลักระหว่างประจุเหล่านั้น สถานะต่างๆ ของการรวมตัวของสาร ปรากฏการณ์แรงเสียดทาน ความยืดหยุ่น และคุณสมบัติอื่นๆ ของสารถูกกำหนดโดยแรงของปฏิสัมพันธ์ระหว่างโมเลกุลซึ่งเป็นไฟฟ้าสถิตในธรรมชาติ ปฏิสัมพันธ์ทางแม่เหล็กไฟฟ้าอธิบายได้โดยกฎพื้นฐานของไฟฟ้าสถิตและไฟฟ้าพลศาสตร์ เช่น กฎของคูลอมบ์ กฎของแอมแปร์ ฯลฯ คำอธิบายทั่วไปส่วนใหญ่กำหนดโดยทฤษฎีแม่เหล็กไฟฟ้าของแมกซ์เวลล์ โดยอิงจากสมการพื้นฐานที่เชื่อมต่อสนามไฟฟ้าและสนามแม่เหล็ก

ปฏิสัมพันธ์ที่แข็งแกร่งช่วยให้มั่นใจได้ถึงการเชื่อมต่อของนิวคลีออนในนิวเคลียสและกำหนดแรงนิวเคลียร์ สันนิษฐานว่าแรงนิวเคลียร์เกิดขึ้นระหว่างการแลกเปลี่ยนอนุภาคเสมือนระหว่างนิวคลีออน - มีซอน.

ในที่สุด, ปฏิสัมพันธ์ที่อ่อนแออธิบายกระบวนการนิวเคลียร์บางประเภท เป็นแบบแสดงฤทธิ์สั้นและเป็นลักษณะเฉพาะของการแปลงเบต้าทุกประเภท

โดยทั่วไป สำหรับการวิเคราะห์เชิงปริมาณของการโต้ตอบที่ระบุไว้ จะใช้คุณลักษณะสองประการ: ค่าคงที่การโต้ตอบแบบไร้มิติ ซึ่งกำหนดขนาดของการโต้ตอบ และรัศมีของการกระทำ (ตาราง 3.1)

ตารางที่ 3.1

ตามตารางครับ. 3.1 เห็นได้ชัดว่าค่าคงที่อันตรกิริยาแรงโน้มถ่วงมีค่าน้อยที่สุด ระยะของการกระทำเช่นเดียวกับปฏิสัมพันธ์ทางแม่เหล็กไฟฟ้านั้นไม่จำกัด ในมุมมองคลาสสิก ปฏิสัมพันธ์ของแรงโน้มถ่วงไม่ได้มีบทบาทสำคัญในกระบวนการของไมโครเวิลด์ อย่างไรก็ตามในกระบวนการแมโครจะมีบทบาทชี้ขาด ตัวอย่างเช่น การเคลื่อนที่ของดาวเคราะห์ในระบบสุริยะเกิดขึ้นตามกฎแห่งปฏิสัมพันธ์แรงโน้มถ่วงอย่างเคร่งครัด

ปฏิสัมพันธ์ที่รุนแรงนั้นรับผิดชอบต่อความเสถียรของนิวเคลียสและขยายออกไปภายในขนาดของนิวเคลียสเท่านั้น ยิ่งปฏิสัมพันธ์ของนิวคลีออนในนิวเคลียสแข็งแกร่งขึ้นเท่าใด ก็จะยิ่งมีเสถียรภาพมากขึ้นเท่านั้น พลังงานยึดเหนี่ยวของมันก็จะยิ่งมากขึ้นตามที่กำหนดโดยงานที่ต้องทำเพื่อแยกนิวคลีออนและแยกพวกมันออกจากกันที่ระยะห่างซึ่งปฏิสัมพันธ์จะกลายเป็นศูนย์ เมื่อขนาดของนิวเคลียสเพิ่มขึ้น พลังงานยึดเหนี่ยวจะลดลง ดังนั้นนิวเคลียสของธาตุที่อยู่ท้ายตารางธาตุจึงไม่เสถียรและสามารถสลายตัวได้ กระบวนการนี้มักเรียกว่า การสลายตัวของสารกัมมันตภาพรังสี.

ปฏิสัมพันธ์ระหว่างอะตอมและโมเลกุลมีลักษณะเป็นแม่เหล็กไฟฟ้าเป็นส่วนใหญ่ ปฏิกิริยานี้อธิบายการก่อตัวของสถานะรวมต่างๆ ของสสาร ได้แก่ ของแข็ง ของเหลว และก๊าซ ตัวอย่างเช่น ระหว่างโมเลกุลของสารในสถานะของแข็ง ปฏิกิริยาในรูปแบบของแรงดึงดูดจะรุนแรงกว่าระหว่างโมเลกุลเดียวกันในสถานะก๊าซ