Потенциал Юкавы
Квантовая физика значительно отличается от классической. Одно из самых серьезных расхождений между ними – разное понимание двух форм материи, вещества и поля. Классический мир состоял из маленьких комочков вещества, двигавшихся в пространстве по законам Ньютона, и из полей, оказывавших силовое воздействие на помещенные в них «пробные» частицы. И хотя поля и частицы в классической физике могут быть связаны сложной цепочкой взаимодействий, эти два элемента физической картины мира остаются принципиально разными.
Квантовая теория стирает различие между частицами и полями: точечные комочки материи «размазываются», а их поведение описывается волновыми уравнениями; поля, которые в классической физике считались непрерывными, как, например, электромагнитное поле, приобретают свойства частиц (появляются фотоны). Но тогда возникает естественный вопрос: если поля и частицы в квантовой теории так похожи, то существует ли вообще какой-нибудь принцип, позволяющий разделить материю на эти два элемента? Ответ на этот вопрос дает физика элементарных частиц, или, как ее теперь принято называть, физика высоких энергий: существует набор – спектр частиц-полей, которые друг с другом взаимодействуют путем обмена полями-частицами из другого набора – носителей силы, или переносчиков взаимодействия. Например, заряженные частицы обмениваются фотонами – так возникает электромагнитное взаимодействие, фотоны при этом служат квантами поля, которое связывает между собой заряженные частицы вещества. Мгновенное ньютоново действие на расстоянии отменяется.
Совершенно так же «склеиваются» между собой нейтроны и протоны в атомном ядре. Здесь отличие от электромагнитного взаимодействия состоит в том, что переносчики ядерных сил – кванты «склеивающего» ядро поля имеют довольно большую массу. Именно поэтому ядерные силы столь короткодействующие: чем больше масса, тем ближе частица к классической, точечной – меньше ее «размазка» и, следовательно, радиус действия сил. У фотона нет массы, поэтому радиус действия электромагнитных сил бесконечен. Потенциальную энергию ядерных сил можно записать в виде
где множитель æ/r перед экспонентой характеризует интенсивность взаимодействия, а показатель экспоненты –r/λ – радиус действия сил. Это выражение называют «потенциалом Юкавы», по имени известного японского физика, который в 1935 году постулировал существование частицы-переносчика с массой, промежуточной между массами электрона и протона, – пи-мезона. В 1947 году частица Юкавы, которую теперь называют пионом, была обнаружена в космических лучах.
Немного больше о технологиях >>>
Изобретать по правилам
Задавали ли Вы себе когда-нибудь вопрос:
"Бывают ли нетворческие профессии?" Какие? Фрезеровщик на заводе
приделал несколько линз и зеркал к обычному станку. Теперь он, даже не
поворачивая головы, видит все шкалы, не надо "нырять" к нониусам,
терять время, с ...
Ошибка Лоренца
В
физике часто используются очевидные положения, которые представляются
достаточно ясными и не требуют последующего обоснования. Это не всегда оправдано,
поскольку есть случаи, приводящие к парадоксальным следствиям. Тогда приходится
возвращаться к анализу «очевидных положений» ...
