1. Вблизи тяготеющих масс происходит:
· искривление пространства;
· замедление хода времени.
2. Пространство Время
Материя
единство
Общая теория относительности (ОТО):
(1915-1916 гг)
Основание:
- постулат о неизменности физических законов при переходе от одной неинерциальной системы отсчета к другой;
- неевклидова геометрия
Зависимость времени от распределения масс
задержка
t=0,0002с
направления
распространения
радиосигнала
Солнце
Зависимость пространства от распределения масс материи
видимые положения звезды
1,75"
Звезда
Солнце
земной
наблюдатель
Тема 2.3. Физические концепции развития природы
ГРАВИТАЦИОННОЕ
имеет универсальный характер;
источник взаимодействия – масса объектов;
описывается законом всемирного тяготения Ньютона (классическая механика)
;
· есть проявление кривизны пространства вблизи огромных тяготеющих масс(ОТО);
· переносчики – гравитоны.
ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ
имеет универсальный характер;
источник взаимодействия – заряд;
проявляется либо как притяжение, либо как отталкивание;
описывается законами:
электростатики ;
электродинамики ;
· переносчики – фотоны;
· обеспечивает существование атомов, молекул и макроскопических тел.
СИЛЬНОЕ
действует только в микромире;
проявляется в притяжении нуклонов в составе ядер атомов;
определяет ядерные силы (квантовая хромодинамика);
переносчики – глюоны ( π-мезоны);
обеспечивает устойчивость атомных ядер.
СЛАБОЕ
действует только в микромире;
ответственно за все виды β-распада ядер атомов и превращения элементарных частиц;
переносчик – векторные бозоны;
отвечает за все ядерные процессы на Земле и в космосе (звёзды), обеспечивая Вселенную энергией и веществом.
ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ
процессы, в ходе которых между определёнными системами (структурами) происходит обмен квантами соответствующих полей энергией (информацией).
2.3.1. Фундаментальные взаимодействия в природе
Сравнительный анализ фундаментальных взаимодействий
Вид взаимодействия
Константа взаимодействия(относит. ед.)
Радиус действия, см
Характерное
время, с
Механизм
Область проявления
Сильное
10-13 -10-12
10-24– 10-23
Обмен кварками
Атомные ядра
Электромагнитное
7,3 · 10-3
∞
10-21 – 10-19
Обмен фотонами
Атомы, молекулы
Слабое
10-14
2 · 10-16
10-13 -10-10
Обмен векторными
бозонами
W-,W+,Z0
Радиоактивный
β – распад
Гравитационное
6 · 10-39
∞
?
Обмен гравитонами
Массивные тела
Теория единого поля
Теория единого поля (суперобъединение)
· объединение электромагнитного, слабого, сильного, гравитационного взаимодействий;
· имеет место при энергиях 1019 ГэВ (Т=1032 К);
· вводит частицы-переносчики гравитоны (s=2) и гравитино (s=3/2);
· идея реализуется в создании теории суперструн (объединение ОТО с квантовой теорией поля и представлений о суперсимметрии частиц), связывающих бозоны и фермионы;
· предсказываются гипотетические частицы, движущиеся со скоростью, большей скорости света (тахионы), и, как следствие, существование во Вселенной «скрытой» материи, по массе
в десятки раз
превосходящей массу
всех галактик
Теория Великого объединения
· объединение слабого, электромагнитного и сильного
взаимодействия имеет место при энергии 1014 ГэВ (Т=1027 К);
· предсказывает распад протона;
· необходимо его эксперимен-тальное под-тверждение
Теория электрослабого взаимодействия(С.Вайнберг, А.Салам – 1967г)
· объединение электромагнитного и слабого взаимодействий
имели место при энергиях ~102 ГэВ (Т=1015 К);
· подтверждено экспериментально на ускорителе в центре Европейских ядерных исследований (Женева) открытием частиц W и Z, ответственных за слабое взаимодействие в 1983г.