|
Rieth József: Anyagvilág - Háttérismeret Tartalomjegyzékhez < Világképem < (Alfapont, Kezdetben..., Plank-kor) Kölcsönhatás - Gravitáció - Elektromágnesesség - Gyenge kölcsönhatás - Erős kölcsönhatás - Erők A fizikában alapvető erő, vagy a neve annak a mechanizmusnak, melynek segítségével részecskék kölcsönhatást gyakorolnak egymásra, és amely más kölcsönhatással nem magyarázható. Az alapvető kölcsönhatás modellje szerint a természetben minden fermionokból áll. Ezek mindegyike töltésnek nevezett tulajdonságot hordoz magával, valamint egy fél egységnyi spinnek, magyarosan pedig perdületnek is nevezett impulzusmomentumot (redukált Planck-állandó*1/2 spin). A gravitációs kölcsönhatástól eltekintve a fermionok egymásra való vonzó, vagy taszító hatása virtuális részecskék, ún. mértékbozonok kicserélése útján történik. A bozonokat kölcsönhatás-hordozóknak, vagy erőközvetítőknek is nevezhetjük. A kölcsönhatás kifejezés ezt a kölcsönös bozonátadást tükrözi. Például:
A fermionok közötti bozoncsere mindig energia- és perdületátvitelt jelent, ami a fermionok irányváltozását és sebességváltozását jelenti. Töltésátvitel is történhet azonban, ami a fermionok minőségét is megváltoztathatja, egyikből másikat képez. Mivel a bozonok egy egész impulzusmomentumot hordoznak, a fermionok pedig felet, ilyen kölcsönhatás esetén a fermion perdülete előjelet változtat. A kölcsönhatás eredménye vonzás vagy taszítás is lehet, ezért ezt a kölcsönhatást erőnek is nevezzük.
* A gravitont még nem fedezték fel… Gravitáció Kölcsönhatás - Gravitáció - Elektromágnesesség - Gyenge kölcsönhatás - Erős kölcsönhatás - Erők A gravitáció (tömegvonzás) messze a leggyengébb kölcsönhatás, mivel azonban csak a testek tömegétől függ és hatótávolsága végtelen, és nem lehet leárnyékolni ahogy az elektromágneses kölcsönhatás esetén a negatív töltés terét egy pozitívéval, ezért a nagyobb távolságok esetén (például a bolygók között) ennek a hatása a döntő. Végtelen hatótávolsága miatt a gravitáció felelős a nagy skálán kialakuló alakzatokért; a galaxisok, fekete lyukak csillagködök szerkezetéért, a Világegyetem tágulásáért, a bolygók pályájáért, valamint olyan hétköznapi tapasztalatokért, hogy a testek leesnek, ha felugrunk visszaesünk. A gravitáció volt az első, amelyet matematikai összefüggésekkel leírtak. Isaac Newton egyetemes tömegvonzási törvénye (1687) nagyon jó közelítése volt a gravitáció viselkedésének. 1915-ben Albert Einstein kidolgozta az általános relativitáselméletet, a gravitáció még pontosabb elméletét, mely azt a téridő geometriájaként írja le. A jelenlegi aktív kutatások területéhez tartozik az általános relativitáselmélet és a kvantummechanika összegyúrása egy kvantumgravitációs elméletté. Általánosan elfogadott, hogy a kvantumgravitáció elméletében a gravitációt egy részecske közvetíti, melyet gravitonnak nevezünk. A gravitont még nem fedezték fel. Elektromágnesesség Kölcsönhatás - Gravitáció - Elektromágnesesség - Gyenge kölcsönhatás - Erős kölcsönhatás - Erők Az elektromágnesség az az erő, amely az elektromosan töltött részecskék között hat. Magában foglalja az elektrosztatikai erőt, mely két nyugvó töltés között hat, valamint az elektromosság és a mágnesség összetett hatásait, melyek az egymáshoz képest mozgó töltött testek között hatnak. Az elektromágnesség elég erős, nagy hatótávolságú kölcsönhatás, ezért ez játszik szerepet sok hétköznapi jelenségben, mint amilyen az izzó, a lézer és a rádió működése, a fémek és molekulák szerkezete, a súrlódás és a szivárvány. Az elektromágnességet klasszikus esetben a Maxwell-egyenletek írják le, melyeket a 19. század második fele óta ismerünk. Az elektromágnesség kvantumos elméletét kvantum-elektrodinamika (angol rövidítése QED) néven ismerjük. A QED szerint az elektromosan töltött részecskék fotonokat cserélnek egymással, ez közvetíti az erőt. A gyenge kölcsönhatás Kölcsönhatás - Gravitáció - Elektromágnesesség - Gyenge kölcsönhatás - Erős kölcsönhatás - Erők A gyenge kölcsönhatás felelős az atomi skálán fellépő néhány jelenségért, mint amilyen a béta-bomlás. A béta-bomlásban is keletkező neutrínók csak ebben a kölcsönhatásban vesznek részt (a még sokkal gyengébb gravitációs kölcsönhatáson kívül), azért váratott magára sokáig a felfedezésük. Az elektromágnességről és a gyenge kölcsönhatásról felismerték, hogy az egyesített elektrogyenge kölcsönhatás kétféle vetülete (ahogy az elektromágnesesé az elektromosság és a mágnesesség) – ez volt az első lépés a standard modellnek nevezett egyesített elmélet felé. Az elektrogyenge elméletben az elektrogyenge kölcsönhatás közvetítői a tömeggel rendelkező mértékbozonok, a W- és Z-bozonok. Az elektrogyenge elmélet egy példa arra az elméletre, melyben a paritás nem marad meg, azaz egy létező jelenség tükörképe nem mindig létező jelenség. (De a CPT szimmetria megmarad.) Az erős kölcsönhatás Kölcsönhatás - Gravitáció - Elektromágnesesség - Gyenge kölcsönhatás - Erős kölcsönhatás - Erők Az erős kölcsönhatás nukleonokat (a protonokat és a neutronokat) tartja össze az atommagban, enélkül például a hélium két protonja szétrepülne az elektromos taszítás miatt. A kvantumelméletben az erős kölcsönhatást a kvantum-színdinamika (angol rövidítéssel QCD) írja le. Eszerint az erőt a gluon nevű részecskék hordozzák, és olyan részecskékre hat, melyek úgynevezett „színtöltést” hordoznak: kvarkokra és gluonokra. A kvarkok összetett részecskéket alkotnak: barionokat és mezonokat, melyek között így szintén hat az erős kölcsönhatás. (A barionok közé tartoznak a nukleonok is.) Az egyesítő elméletek Kölcsönhatás - Gravitáció - Elektromágnesesség - Gyenge kölcsönhatás - Erős kölcsönhatás - Erők A fizika egyik célja, hogy minden kölcsönhatást egyetlen közös elmélettel írjon le. Az erők működéséről Kölcsönhatás - Gravitáció - Elektromágnesesség - Gyenge kölcsönhatás - Erős kölcsönhatás - Erők Az atommagban elhelyezkedő kvarkokat az ún. erős kölcsönhatás tartja össze. Minél jobban igyekszünk két kvarkot egymástól elszakítani, ez az erő - mint egy gumiszalag - annál inkább "összerántja" őket. A két kvarkból álló részecskék, a pi-mezonok ezzel szemben rendkívül instabil képződmények. Ennek az az oka, hogy egy kvarkot és egy antikvarkot tartalmaznak, és ez a kettő nagyon hamar megsemmisíti egymást. A kvarkok között tehát az erős kölcsönhatás hat. Ám magukra a kvarkokra és a belőlük felépülő elektrosztatikailag nem semleges részecskékre hat még egy másik alapvető kölcsönhatás is, az elektromágneses kölcsönhatás. Azok az elemi részecskék, amelyek nem vesznek részt az erős kölcsönhatásban, a leptonok. A leptonokból, akárcsak a kvarkokból, hatfélét ismerünk: az elektront, az elektron-neutrinót, a müont, a müon-neutrinót, a tau-részecskét és a tau-neutrinót. Az atomokat tehát két kvark (u-kvark, d-kvark), illetve egy lepton (az elektron) építi fel. Az erős- és az elektromágneses kölcsönhatás mellett a másik két alapvető kölcsönhatás a gravitációs- és a gyenge kölcsönhatás. Gravitáció minden tömeggel rendelkező objektumra hat. Így két kvark között is van például kölcsönös gravitációs vonzás, ám rendkívül kicsi tömegük folytán csak jelentéktelen, elhanyagolható. Azok között a részecskék között, amelyek nem kvarkok (így nem hat rájuk az erős kölcsönhatás), és nem is elektromosan töltöttek (ezért nem hat rájuk az elektromágneses kölcsönhatás), még mindig hat egy ún. gyenge kölcsönhatás. Ez az erő képviseli a legkisebb vonzóerőt a négy alapvető kölcsönhatás között. Az anyagszerkezetet rekonstruálni próbáló standard-modell megemlíti még a kvarkok és a leptonok mellett a bozonokat is, amelyeket a kölcsönhatásokat közvetítő részecskéknek tekinthetjük. A gluonok közvetítik az erős kölcsönhatást, a két kölcsönható részecske között ide-oda repülve, szinte "ragasztóanyag" funkciót látva el. A fotonok az elektromágneses köcsönhatás közvetítőrészecskéi. A gyenge kölcsönhatást pedig a weakonok közvetítik (az angol weak = gyenge szóból). A standard-modell szerint a gravitációs kölcsönhatásnak is van közvetítő bozonja, a graviton. Valójában azonban a részecskefizikusok hiába rendeznek hajtóvadászatot a graviton megtalálására, sehogy sem tudják detektálni. Úgy néz ki, hogy a graviton elmélete hamarosan megdől, és a fizikusok visszakanyarodnak Einstein általános relativitáselméletének gravitációs összefüggéseihez. Vajon a kvarkok, leptonok, bozonok még tovább bonthatók? Amikor az anyag legapróbb építőkockáit keressük, olyan, mintha egy legó-játékot játszanánk. Kölcsönhatás - Gravitáció - Elektromágnesesség - Gyenge kölcsönhatás - Erős kölcsönhatás - Erők
Tartalomjegyzékhez < Világképem < (Alfapont, Kezdetben..., Plank-kor) ------------------------ http://hu.wikipedia.org/wiki/Alapvet%C5%91_k%C3%B6lcs%C3%B6nhat%C3%A1sok http://cosmo.supernova.hu/aszerk.htm
|