Анатолий Трутнев - Новый сборник статей по физике пространства. Наука будущего

Как и ядерные силы, силы слабого взаимодействия являются короткодействующими. Радиус их действия r сл= r10 —18 м. Это в 600 раз меньше радиуса действия ядерных сил.

Слабое взаимодействие считается распадным взаимодействием По этому взаимодействию происходит β-распад нейтрона.

n → p + e - + v

где n – нейтрон,

p – протон,

e – электрон,

v – электронное антинейтрино

При β-распаде общая масса продуктов распада меньше массы (энергии покоя) исходной частицы. Избыток энергии покоя (энергия связи) освобождается в форме кинетической энергии продуктов распада. Спектр β-распада непрерывен из-за испускания при этом распаде нейтральных частиц с нулевой массой нейтрино и антинейтрино. В результате распада нейтрона один из его кварков d – кварк превращается в u – кварк.

Переносчиками слабого взаимодействия являются +W, -W, 0Z – бозоны, с массами соответственно 80 m pи 90 m pпротонов.

Литературный обзор сведений о фундаментальных взаимодействиях свидетельствует о том, что основные свойства природы обусловлены этими взаимодействиями. Каждый из четырех фундаментальных взаимодействий имеет свою физическую область применения, где соответствующие им элементарные частицы переносят взаимодействие от одной элементарной частицы к другой. Помимо качественных различий фундаментальные взаимодействия различаются и в количественном отношении по силе воздействия (интенсивности), которая возрастает от гравитационного до сильного взаимодействия. В настоящее время всё больше и больше приобретает значение идея объединение всех четырёх фундаментальных взаимодействий в единое фундаментальное взаимодействие. Уже успешно решается задача создания объединенной теории слабого и электромагнитного взаимодействия. Кроме того, и дет работа по развитию единой теории слабого, электромагнитного и сильного взаимодействия (теории Великого Объединения). Предпринимаются попытки найти принципы объединения всех фундаментальных взаимодействий в одно единое объединение.

В тоже время следует отметить, что на этом пути много неясностей и противоречий. Главным здесь, по мнению автора, является вопрос о механизме взаимодействия частиц между собой. Так, в гравитационном взаимодействии до сих пор нет однозначного ответа на механизм силового взаимодействия материальных тел. Нет экспериментальных данных о частицах переносчиках этих взаимодействий, хотя высказываются предположения, что ими могут быть гипотетические частицы – волны гравитоны. Слабое взаимодействие содержит больше вопросов, чем ответов. Оно позволяет лептонам и кваркам путем обмена квантовыми числами, энергией, массой превращаться в античастицы. Его переносчиками являются W +, W —и 0Z —бозоны. По слабому взаимодействию с помощью тяжелого W +бозона происходит распад нейтрона на протон, электрон и электронное нейтрино. При этом кварк d переходит в кварк u и появляется бозон W —с отрицательным зарядом, но кварк d тяжелее кварка u на 3,5 эВ, при этом меняется заряд с —1/3 на /3 эВ. Затем, виртуальный W – бозон распадается на реальные элементарные частицы – электрон и электронное нейтрино. В электромагнитном взаимодействии участвуют заряженные тела и элементарные частицы. Переносчиками этого взаимодействия являются фотоны, при этом одна заряженная частица испускает фотон, а другая его поглощает. Например, считается, что связь электронов с протонами в ядрах обеспечивается путем обмена между ними виртуальными фотонами, но как это происходит большой вопрос. Сильное взаимодействие обеспечивает устойчивую связь между нуклонами атомных ядер. Его принято рассматривать в двух форма, когда радиус взаимодействия (r) меньше радиуса нуклона (r n), и когда r r n. В первом случае происходит обмен пионом (квантом ядерного поля) между нуклонами, а во втором обмен глюонами между кварками, входящими в состав нуклонов. В обоих случаях за счет испускания и поглощения нуклоны взаимно влияют друг на друга. Но такое объяснение механизма сильного взаимодействия, ставит много вопросов ни на что не отвечая. Например, взаимное влияние элементарных частиц (протонов и нейтронов) путем обмена напрямую виртуальными частицами (пионами, глюонами) нарушает закон сохранения энергии и каков механизм этого обмена, если кварки не могут вылетать из нуклонов ни в каких реакциях.

В целях, получения глубокого физического осмысления вопроса механизма фундаментальных взаимодействий была смоделирована система взаимодействия материи и пространства, базирующаяся на следующих принципах.

ПРИНЦИПЫ МОДЕЛИРОВАНИЯ

Изложены в статье «Образование химических элементов в недрах звезд-результат взаимодействия материи и пространства.

РЕЗУЛЬТАТЫ МОДЕЛИРОВАНИЯ

В рамках этой системы механизмы фундаментальных взаимодействий представляются следующим образом

1. Механизм гравитационного взаимодействия материальных тел удаленных на значительное расстояние друг от друга.

Согласно базовым принципам смоделированной системы гравитоны, составляющие материальное тело, деформируют (сжимают) силовые линии окружающего тело пространства, при этом степень сжатия (U) и дальность распространения (Rэф.) этого сжатия определяется массой материального тела (M).

где M – масса тела в г.,

N – количество силовых линий у поверхности в окружающем тело пространстве,

g – масса гравитона

R=U/r 2

где U – степень сжатия силовых линий пространства у поверхности тел

Рассмотрим этот механизм на взаимодействии Земли и Солнца. Масса Солнца составляет х 10 30 кг, а масса Земли – 6 х 10 24 кг. Расстояние между ними составляет 1,6 х 10 8 км.

Масса Солнца в 330 тысяч раз больше массы Земли. Эффективная степень сжатия силовых линий окружающего Землю пространства простирается на расстоянии 1,5 10 8 км (1 а.е.), а у Солнца на расстоянии более 50 а. е. При гравитационном взаимодействии Солнца и Земли их гравитационно-пространственные поля накладываются друг на друга. В силу того, что гравитационно-пространственный потенциал Солнца выше, чем у Земли, вектор напряженности их общего поля направлен к центру звезды, но не на всей протяженности разделяющего их пространства (Рис.2)

Рис. 2 Гравитационное взаимодействие Земли и Солнца

L – точка Лагранжа, F S – движущая сила, F 3 – поперечная сила