Зачем нам нужны фундаментальные взаимодействия

Может показаться, что микромир - это что-то абстрактное и не связанное с нами. Ну что изменится в нашей жизни, если какое-либо из взаимодействий исчезнет? Попытаемся разобраться, зачем нам нужно каждое из четырех фундаментальных взаимодействий.

О роли гравитационного взаимодействия вы, без сомнения, можете рассказать сами. Именно это взаимодействие удерживает нас на поверхности Земли, а саму Землю - на орбите вокруг Солнца. Если бы оно исчезло, мы улетели бы в безжизненные просторы космоса.

Электромагнитное взаимодействие - это не только электричество и электроника, без чего невозможна жизнь современной цивилизации. Это взаимодействие было так же необходимо пещерному человеку, как и нам с вами. Именно электромагнитное взаимодействие связывает электроны и ядра в атомах, молекулах и кристаллах. Именно оно ответственно за все химические реакции, в том числе и за реакции, протекающие в живых организмах. Исчезнет оно - исчезнет жизнь.

О роли сильного взаимодействия вы должны знать из курса физики. Именно оно является источником энергии Солнца и других звезд. Однако это еще не все. Не будь сильного взаимодействия, из всех ядер атомов остались бы только самые простейшие - ядра атома водорода, т. е. протоны. Жизнь на основе только атомов и молекул водорода, конечно, невозможна. Исчезни сильное взаимодействие, и мы превратимся в молекулярный водород.

Роль слабого взаимодействия объяснить несколько сложнее. Как уже говорилось, жизнь всем земным организмам дает энергия Солнца, которая выделяется при ядерных реакциях в недрах Солнца. В этих реакциях при слиянии легких ядер образуются тяжелые ядра. Самая первая из цепочки таких реакций - это реакция превращения протона в нейтрон, позитрон (античастицу электрона) и нейтрино, происходящая при столкновении двух протонов. За эту реакцию как раз и отвечает слабое взаимодействие. Не будь этой реакции, горение звезд просто прекратилось бы.

Сведения об этих взаимодействиях мы представим в виде таблицы:

Название взаимодействия Радиус взаимодействия Где проявляется Характеристика взаимодействующих частиц
Гравитационное - Макро- и мегамир Все частицы
Электромагнитное - Макромир. Микромир, атомно-молекулярный уровень Заряженные частицы
Сильное 10-13 см Микромир, уровень атомных ядер Адроны r ~ 10-13 см
Слабое 10-16 см Микромир - взаимопревращение частиц Все частицы

Каждое из четырех фундаментальных взаимодействий необходимо для существования жизни.

Читать далее