تشکیل ابرهای پیش کهکشانی کمتر از حدود 1 میلیارد سال پس از انفجار بزرگ
تصویر: آدولف شالر، گالری هابل (ناسا)

ما به خوبی از نیروی گرانش آگاه هستیم که ما را روی زمین نگه می دارد و پرواز به ماه را دشوار می کند. و الکترومغناطیس که به لطف آن به اتم های جداگانه تجزیه نمی شویم و می توانیم لپ تاپ ها را وصل کنیم. فیزیکدان کپچکدر مورد دو نیروی دیگر صحبت می کند که جهان را دقیقاً به همان شکلی که هست می سازد.

از زمان مدرسه، همه ما قانون جاذبه جهانی و قانون کولن را به خوبی می دانیم. اولی نحوه تعامل (جذب) آنها با یکدیگر را برای ما توضیح می دهد اجسام عظیممانند ستارگان و سیارات. دیگری نشان می دهد (آزمایش با چوب آبنوس را به خاطر بسپارید) چه نیروهای جاذبه و دافعه ای بین اجسام باردار الکتریکی ایجاد می شود.

اما آیا این کل مجموعه نیروها و فعل و انفعالاتی است که ظاهر کیهانی را که مشاهده می کنیم تعیین می کند؟

فیزیک مدرن می گوید که چهار نوع برهمکنش اصلی (بنیادی) بین ذرات در جهان وجود دارد. من قبلاً در مورد دو مورد از آنها در بالا صحبت کرده ام و به نظر می رسد با آنها همه چیز ساده است ، زیرا تظاهرات آنها دائماً ما را احاطه کرده است. زندگی روزمره: این برهمکنش گرانشی و الکترومغناطیسی است.

بنابراین، به دلیل عمل اول، ما محکم روی زمین می ایستیم و به داخل پرواز نمی کنیم فضای باز. برای مثال دومی، جذب یک الکترون به پروتونی را که همه ما از اتم‌های آن تشکیل شده‌ایم و در نهایت جذب اتم‌ها به یکدیگر (یعنی مسئول تشکیل مولکول‌ها، بافت‌های بیولوژیکی و غیره است) تضمین می‌کند. .). بنابراین دقیقاً به دلیل نیروهای برهمکنش الکترومغناطیسی است که مثلاً معلوم می شود که به راحتی نمی توان سر همسایه مزاحم را منفجر کرد و برای این منظور باید به کمک تبر متوسل شویم. وسایل مختلف بداهه

اما به اصطلاح تعامل قوی نیز وجود دارد. مسئول چیست؟ آیا در مدرسه از این واقعیت تعجب نکردید که علیرغم بیانیه قانون کولن مبنی بر اینکه دو بار مثبت باید یکدیگر را دفع کنند (فقط بارهای مخالف جذب می شوند)، هسته های بسیاری از اتم ها بی سر و صدا برای خودشان وجود دارند. اما همانطور که به یاد دارید آنها از پروتون و نوترون تشکیل شده اند. نوترون ها نوترون هستند زیرا خنثی هستند و بار الکتریکی ندارند، اما پروتون ها دارای بار مثبت هستند. و اینکه چه نوع نیروهایی می توانند در کنار هم نگه دارند (در فاصله یک تریلیونم میکرون - که هزار بار کوچکتر از خود اتم است!) چندین پروتون که طبق قانون کولن باید یکدیگر را دفع کنند. با انرژی وحشتناک؟

برهمکنش قوی - جاذبه بین ذرات موجود در هسته را فراهم می کند. الکترواستاتیک - دافعه
این وظیفه واقعاً بزرگ غلبه بر نیروهای کولن با تعامل قوی انجام می شود. بنابراین، نه بیشتر و نه کمتر، به دلیل آن، پروتون ها (و همچنین نوترون ها) در هسته هنوز جذب یکدیگر می شوند. به هر حال، خود پروتون ها و نوترون ها نیز از ذرات "بنیادی" بیشتری - کوارک ها تشکیل شده اند. بنابراین کوارک ها نیز با یکدیگر تعامل دارند و "به شدت" یکدیگر را جذب می کنند. اما، خوشبختانه، بر خلاف همان برهم کنش گرانشی، که در فواصل کیهانی میلیاردها کیلومتری نیز کار می کند، بر هم کنش قوی، به قول خودشان، کوتاه مدت است. این بدان معنی است که میدان "جاذبه قوی" احاطه کننده یک پروتون فقط در مقیاس های کوچکی کار می کند که در واقع با اندازه هسته قابل مقایسه است.

بنابراین، برای مثال، پروتونی که در هسته یکی از اتم ها نشسته است، با وجود دافعه کولن، نمی تواند پروتونی را از یک اتم همسایه بگیرد و "به شدت" جذب کند. در غیر این صورت، تمام مواد پروتون و نوترون در جهان می توانند به یک مرکز جرم مشترک "جذب" شوند و یک "ابر هسته" عظیم را تشکیل دهند. با این حال، چیزی مشابه در ضخامت اتفاق می افتد ستاره های نوترونی، در یکی از آنها، همانطور که می توان انتظار داشت، یک روز (حدود پنج میلیارد سال دیگر) خورشید ما کوچک می شود.

پس چهارمین و آخرین فعل و انفعالات اساسی در طبیعت، به اصطلاح برهم کنش ضعیف است. بیهوده نیست که به آن می گویند: نه تنها حتی در فواصل کوتاه تر از تعامل قوی کار می کند، بلکه قدرت آن نیز بسیار کم است. بنابراین، بر خلاف "برادر" قوی خود، دافعه کولن، بر آن غلبه نخواهد کرد.

مثال قابل توجهی که ضعف برهمکنش های ضعیف را نشان می دهد، ذراتی به نام نوترینو هستند (می توان آن را به عنوان "نوترون کوچک"، "نوترون" ترجمه کرد). این ذرات، طبیعتاً در فعل و انفعالات قوی شرکت نمی کنند، بار الکتریکی ندارند (و بنابراین مستعد فعل و انفعالات الکترومغناطیسی نیستند)، جرم ناچیز دارند، حتی بر اساس استانداردهای جهان خرد، و بنابراین، عملاً نسبت به آن حساس نیستند. گرانش، در واقع، تنها قادر به فعل و انفعالات ضعیف است.

چی؟ نوترینوها از من عبور می کنند؟!
در عین حال، نوترینوها در مقادیر واقعاً عظیمی در کیهان تولید می شوند و جریان عظیمی از این ذرات دائماً به ضخامت زمین نفوذ می کند. به عنوان مثال، در حجم یک جعبه کبریت، به طور متوسط، در هر لحظه حدود 20 نوترینو وجود دارد. بنابراین، می‌توانید یک بشکه بزرگ از آشکارساز آب و مقدار باورنکردنی نوترینوهایی را که در هر لحظه از میان آن عبور می‌کنند، تصور کنید. بنابراین، دانشمندانی که روی این آشکارساز کار می‌کنند معمولاً باید ماه‌ها منتظر چنین شانس شانسی باشند که حداقل یکی از نوترینوها، لوله‌اش را «احساس» کند و در آن با نیروهای ضعیفش تعامل داشته باشد.

با این حال، حتی با وجود ضعف، این تعامل نقش بسیار مهمی در جهان هستی و در زندگی انسان دارد. بنابراین، معلوم می شود که مسئول یکی از انواع رادیواکتیویته - یعنی واپاشی بتا است که از نظر درجه خطر تأثیر آن بر موجودات زنده، دومین (پس از رادیواکتیویته گاما) است. و، نه کمتر مهم، بدون تعامل ضعیف غیرممکن خواهد بود واکنش های گرما هسته ای، در روده بسیاری از ستارگان جریان دارد و مسئول آزادسازی انرژی ستاره است.

این چهار سوار آخرالزمان از فعل و انفعالات اساسی هستند که بر نمایش در جهان حاکم هستند: قوی، الکترومغناطیسی، ضعیف و گرانشی.

دستاوردهای مدرن در فیزیک با انرژی بالا به طور فزاینده ای این ایده را تقویت می کند که تنوع خواص طبیعت به دلیل تعامل ذرات بنیادی است. ظاهراً ارائه تعریف غیررسمی از ذره بنیادی غیرممکن است، زیرا ما در مورددر مورد اولیه ترین عناصر ماده در سطح کیفی می توان گفت که ذرات بنیادی واقعاً اشیایی فیزیکی هستند که ندارند اجزاء.
بدیهی است که مسئله ماهیت ابتدایی اشیاء فیزیکی در درجه اول یک سؤال تجربی است. به عنوان مثال، به طور تجربی ثابت شده است که مولکول‌ها، اتم‌ها و هسته‌های اتمی دارای ساختار داخلی هستند که نشان‌دهنده وجود اجزای سازنده است. بنابراین نمی توان آنها را ذرات بنیادی در نظر گرفت. اخیراً کشف شد که ذراتی مانند مزون ها و باریون ها نیز ساختار داخلی دارند و بنابراین ابتدایی نیستند. در عین حال، ساختار داخلی الکترون هرگز مشاهده نشده است، و بنابراین، می توان آن را به عنوان یک ذره بنیادی طبقه بندی کرد. نمونه دیگری از یک ذره بنیادی یک کوانتوم نور است - یک فوتون.
داده های تجربی مدرن نشان می دهد که تنها چهار نوع مختلف از نظر کیفی از برهمکنش وجود دارد که ذرات بنیادی در آنها شرکت می کنند. این فعل و انفعالات بنیادی، یعنی اساسی ترین، اولیه ترین، اولیه نامیده می شوند. اگر همه تنوع خواص جهان اطراف خود را در نظر بگیریم، کاملاً شگفت‌انگیز به نظر می‌رسد که در طبیعت تنها چهار تعامل اساسی مسئول همه پدیده‌های طبیعی هستند.
علاوه بر تفاوت‌های کیفی، تعاملات بنیادی نیز متفاوت است کمیبا نیروی نفوذ، که با این اصطلاح مشخص می شود شدت. با افزایش شدت، برهمکنش های اساسی به ترتیب زیر مرتب می شوند: گرانشی، ضعیف، الکترومغناطیسی و قوی. هر یک از این برهمکنش ها با یک پارامتر متناظر به نام ثابت جفت مشخص می شود که مقدار عددی آن شدت برهمکنش را تعیین می کند.
چگونه اشیاء فیزیکی فعل و انفعالات اساسی با یکدیگر انجام می دهند؟ در سطح کیفی، پاسخ به این سوال به شرح زیر است. فعل و انفعالات اساسی توسط کوانتوم انجام می شود. علاوه بر این، در میدان کوانتومی، برهمکنش های اساسی با ذرات بنیادی مربوطه مطابقت دارد که ذرات بنیادی نامیده می شوند - حامل برهم کنش ها. در فرآیند تعامل، یک جسم فیزیکی ذراتی را منتشر می کند - حامل های تعامل، که توسط یک جسم فیزیکی دیگر جذب می شود. این منجر به این واقعیت می شود که به نظر می رسد اشیاء یکدیگر را حس می کنند، انرژی آنها، ماهیت حرکت، تغییر حالت، یعنی تأثیر متقابل را تجربه می کنند.
در فیزیک پر انرژی مدرن، ایده یکپارچه کردن فعل و انفعالات بنیادی اهمیت فزاینده ای پیدا می کند. بر اساس ایده های وحدت، در طبیعت تنها یک برهمکنش بنیادی وجود دارد که در موقعیت های خاص به صورت گرانشی یا ضعیف یا الکترومغناطیسی یا قوی یا ترکیبی از آنها ظاهر می شود. اجرای موفقیت‌آمیز ایده‌های یکسان سازی، ایجاد تئوری یکپارچه استاندارد فعلی برهمکنش‌های الکترومغناطیسی و ضعیف بود. کار برای توسعه یک نظریه یکپارچه از برهمکنش های الکترومغناطیسی، ضعیف و قوی، به نام نظریه وحدت بزرگ، در حال انجام است. تلاش برای یافتن یک اصل برای یکسان سازی هر چهار تعامل اساسی صورت می گیرد. ما به ترتیب جلوه های اصلی تعاملات اساسی را در نظر خواهیم گرفت.

برهم کنش گرانشی

این فعل و انفعال در طبیعت جهانی است، همه انواع ماده، همه اشیاء طبیعی، همه ذرات بنیادی در آن شرکت می کنند! نظریه کلی پذیرفته شده کلاسیک (غیر کوانتومی) برهمکنش گرانشی، نظریه نسبیت عام اینشتین است. گرانش حرکت سیارات را در منظومه های ستاره ای تعیین می کند، نقش مهمی در فرآیندهای رخ داده در ستاره ها ایفا می کند، تکامل کیهان را کنترل می کند، شرایط زمینیخود را به عنوان نیروی جذب متقابل نشان می دهد. البته، ما فقط تعداد کمی از نمونه ها را از لیست عظیم اثرات گرانش فهرست کرده ایم.
مطابق با نظریه عمومینسبیت، گرانش به انحنای فضا-زمان مربوط می شود و به اصطلاح هندسه ریمانی توصیف می شود. در حال حاضر، تمام داده های تجربی و مشاهده ای در مورد گرانش در چارچوب نظریه نسبیت عام قرار می گیرند. با این حال، اساساً داده‌های مربوط به میدان‌های گرانشی قوی وجود ندارد، بنابراین جنبه‌های تجربی این نظریه حاوی سؤالات بسیاری است. این وضعیت باعث پیدایش نظریه‌های جایگزین مختلفی از گرانش می‌شود که پیش‌بینی‌های آنها عملاً از پیش‌بینی‌های نسبیت عام برای اثرات فیزیکی در منظومه شمسی قابل تشخیص نیستند، اما منجر به پیامدهای متفاوتی در میدان‌های گرانشی قوی می‌شوند.
اگر همه اثرات نسبیتی را نادیده بگیریم و خود را به میدان های گرانشی ثابت ضعیف محدود کنیم، نظریه نسبیت عام به نظریه نیوتنی تقلیل می یابد. جاذبه جهانی. در این حالت همانطور که مشخص است انرژی پتانسیل برهمکنش دو ذره نقطه ای با جرم m 1 و m 2 با رابطه بدست می آید.

جایی که r فاصله بین ذرات است، G ثابت گرانشی نیوتنی است که نقش ثابت برهمکنش گرانشی را بازی می کند. این رابطه نشان می دهد که انرژی برهمکنش پتانسیل V(r) برای هر r محدود غیر صفر است و بسیار آهسته به صفر می رسد. به همین دلیل گفته می شود که برهمکنش گرانشی دوربرد است.
از بسیاری از پیش بینی های فیزیکی نظریه نسبیت عام، ما به سه مورد اشاره می کنیم. از نظر تئوری ثابت شده است که اختلالات گرانشی می توانند در فضا به شکل امواجی به نام امواج گرانشی منتشر شوند. انتشار اختلالات گرانشی ضعیف از بسیاری جهات مشابه هستند امواج الکترومغناطیسی. سرعت آنها برابر با سرعت نور است، دارای دو حالت قطبی شدن هستند و با پدیده تداخل و پراش مشخص می شوند. با این حال، به دلیل برهمکنش بسیار ضعیف امواج گرانشی با ماده، مشاهده آزمایشی مستقیم آنها هنوز ممکن نشده است. با این حال، داده های برخی از مشاهدات نجومیاتلاف انرژی در منظومه های ستارگان دوگانه نشان دهنده وجود احتمالی امواج گرانشی در طبیعت است.
مطالعه نظری شرایط تعادلی ستارگان در چارچوب نظریه نسبیت عام نشان می‌دهد که تحت شرایط خاص، ستارگان با جرم کافی می‌توانند به طور فاجعه‌باری شروع به فروپاشی کنند. به نظر می رسد که این در مراحل نسبتاً پایانی تکامل ستاره ممکن است، زمانی که فشار داخلی ناشی از فرآیندهای مسئول درخشندگی ستاره قادر به متعادل کردن فشار نیروهای گرانشی که تمایل به فشرده سازی ستاره را دارند، ندارد. در نتیجه، فرآیند فشرده سازی را نمی توان با هیچ چیز متوقف کرد. پدیده فیزیکی توصیف شده که از نظر تئوری در چارچوب نظریه نسبیت عام پیش بینی شده است، فروپاشی گرانشی نامیده می شود. مطالعات نشان داده است که اگر شعاع یک ستاره از شعاع گرانشی به اصطلاح کمتر شود

Rg = 2GM/c2،

که در آن M جرم ستاره و c سرعت نور است، سپس برای یک ناظر خارجی ستاره خاموش می شود. هیچ اطلاعاتی در مورد فرآیندهایی که در این ستاره اتفاق می افتد نمی تواند به ناظر خارجی برسد. در این حالت، اجسامی که روی یک ستاره می افتند آزادانه از شعاع گرانشی عبور می کنند. اگر یک ناظر به عنوان چنین جسمی در نظر گرفته شود، آنگاه چیزی جز افزایش گرانش متوجه نخواهد شد. بنابراین، منطقه‌ای از فضا وجود دارد که می‌توان وارد آن شد، اما هیچ چیز از آن خارج نمی‌شود، از جمله یک پرتو نور. چنین منطقه ای از فضا سیاهچاله نامیده می شود. وجود سیاهچاله ها یکی از پیش بینی های نظری نظریه نسبیت عام است؛ برخی از نظریه های جایگزین گرانش دقیقاً به گونه ای ساخته شده اند که این نوع پدیده ها را ممنوع می کنند. در این راستا، پرسش از واقعیت سیاهچاله ها به طور انحصاری مطرح شده است مهم. در حال حاضر، داده های رصدی وجود دارد که نشان دهنده وجود سیاهچاله ها در کیهان است.
در چارچوب نظریه نسبیت عام، برای اولین بار امکان طرح مسئله تکامل کیهان وجود داشت. بنابراین، جهان به عنوان یک کل نه موضوع حدس و گمان، بلکه موضوع علم فیزیکی می شود. شاخه ای از فیزیک که با جهان به عنوان یک کل سروکار دارد، کیهان شناسی نامیده می شود. اکنون کاملاً ثابت شده است که ما در جهان در حال گسترش زندگی می کنیم.
تصویر مدرن از تکامل کیهان مبتنی بر این ایده است که جهان، از جمله ویژگی های آن مانند مکان و زمان، در نتیجه یک پدیده فیزیکی خاص به نام بیگ بنگ به وجود آمده است و از آن زمان تاکنون در حال گسترش است. بر اساس نظریه تکامل کیهان، فاصله بین کهکشان های دور باید با گذشت زمان افزایش یابد و کل جهان باید با تابش حرارتی با دمای حدود 3 کلوین پر شود. داده های مشاهده ای علاوه بر این، تخمین ها نشان می دهد که سن جهان، یعنی زمانی که از انفجار بزرگ گذشته است، حدود 10 میلیارد سال است. در مورد جزئیات بیگ بنگ، این پدیده به خوبی مورد مطالعه قرار نگرفته است و می توان در مورد معمای بیگ بنگ به عنوان یک چالش صحبت کرد. علم فیزیکیبطور کلی. ممکن است توضیح مکانیسم بیگ بنگ با قوانین جدید و هنوز ناشناخته طبیعت همراه باشد. مشترک ظاهر مدرنیک راه حل ممکن برای مسئله انفجار بزرگ مبتنی بر ایده ترکیب نظریه گرانش و مکانیک کوانتومی است.

مفهوم گرانش کوانتومی

آیا حتی می توان در مورد تظاهرات کوانتومی برهمکنش گرانشی صحبت کرد؟ همانطور که معمولاً تصور می شود، اصول مکانیک کوانتومی جهانی است و برای هر جسم فیزیکی اعمال می شود. از این نظر میدان گرانشی نیز از این قاعده مستثنی نیست. مطالعات نظری نشان می دهد که سطح کوانتومیفعل و انفعالات گرانشی توسط یک ذره بنیادی به نام گراویتون انجام می شود. می توان اشاره کرد که گراویتون یک بوزون بدون جرم با اسپین 2 است. برهمکنش گرانشی بین ذرات ناشی از تبادل گراویتون به طور معمول به صورت زیر نشان داده می شود:

این ذره گراویتون ساطع می کند و باعث می شود حالت حرکت آن تغییر کند. ذره ای دیگر گراویتون را جذب می کند و همچنین حالت حرکت آن را تغییر می دهد. در نتیجه ذرات با یکدیگر تعامل دارند.
همانطور که قبلاً اشاره کردیم، ثابت جفتی که برهمکنش گرانشی را مشخص می کند، ثابت نیوتنی G است. به خوبی شناخته شده است که G یک کمیت بعدی است. بدیهی است که برای تخمین شدت اندرکنش، داشتن یک ثابت جفت بدون بعد راحت است. برای به دست آوردن چنین ثابتی، می توانید از ثابت های اساسی استفاده کنید: (ثابت پلانک) و c (سرعت نور) - و مقداری جرم مرجع، برای مثال جرم پروتون m p را معرفی کنید. سپس ثابت جفت شدن بی بعد برهمکنش گرانشی خواهد بود

Gm p 2 /(c) ~ 6·10 -39،

که البته مقدار بسیار کمی است.
جالب است بدانید که از ثابت های اساسی G, , c می توان کمیت هایی ساخت که دارای ابعاد طول، زمان، چگالی، جرم و انرژی باشند. این مقادیر را کمیت های پلانک می نامند. به طور خاص، طول پلانک l Pl و زمان پلانک t Pl به شکل زیر است:

هر ثابت فیزیکی اساسی یک دایره مشخص را مشخص می کند پدیده های فیزیکی: G - پدیده های گرانشی، - کوانتومی، ج - نسبیتی. بنابراین، اگر یک رابطه به طور همزمان شامل G, , c باشد، به این معنی است که این رابطه پدیده ای را توصیف می کند که به طور همزمان گرانشی، کوانتومی و نسبیتی است. بنابراین، وجود کمیت های پلانک نشان دهنده وجود احتمالی پدیده های متناظر در طبیعت است.
البته مقادیر عددی l Pl و t Pl در مقایسه با مقادیر مشخصه کمیت ها در عالم کلان بسیار کوچک است. اما این فقط به این معنی است که اثرات کوانتومی گرانشی خود را ضعیف نشان می دهد. آنها تنها زمانی می توانند قابل توجه باشند که پارامترهای مشخصه با مقادیر پلانک قابل مقایسه باشند.
یکی از ویژگی‌های بارز پدیده‌های جهان خرد این واقعیت است که کمیت‌های فیزیکی در معرض نوسانات کوانتومی هستند. این بدان معناست که با اندازه گیری های مکرر کمیت فیزیکیدر یک وضعیت خاص، اساسا متفاوت است مقادیر عددی، ناشی از تعامل کنترل نشده دستگاه با جسم مشاهده شده است. به یاد داشته باشیم که گرانش با تجلی انحنای فضا-زمان، یعنی با هندسه فضا-زمان همراه است. بنابراین، باید انتظار داشت که در زمان‌های مرتبه t Pl و فواصل مرتبه l Pl، هندسه فضا-زمان به یک جسم کوانتومی تبدیل شود، ویژگی‌های هندسی نوسانات کوانتومی را تجربه کنند. به عبارت دیگر، در مقیاس پلانک، هندسه فضا-زمان ثابتی وجود ندارد؛ به بیان مجازی، فضا-زمان یک کف جوشان است.
متوالی نظریه کوانتومجاذبه ساخته نشده است. با توجه به مقادیر بسیار کوچک l Pl, t Pl، باید انتظار داشت که در آینده قابل پیش‌بینی، انجام آزمایش‌هایی که در آن اثرات کوانتومی-گرانشی خود را نشان دهند، ممکن نخواهد بود. بنابراین، تحقیقات نظری در مورد مسائل گرانش کوانتومی تنها راه رو به جلو باقی می ماند. با این حال، آیا پدیده‌هایی وجود دارند که گرانش کوانتومی ممکن است قابل توجه باشد؟ بله، وجود دارد و قبلاً در مورد آنها صحبت کرده ایم. این فروپاشی گرانشی و انفجار بزرگ است. طبق نظریه کلاسیک گرانش، جسمی که در معرض فروپاشی گرانشی است باید به اندازه دلخواه خود فشرده شود. این بدان معنی است که ابعاد آن می تواند با l Pl قابل مقایسه باشد، جایی که نظریه کلاسیک دیگر قابل اجرا نیست. به همین ترتیب، در طول انفجار بزرگ، سن جهان با tPl قابل مقایسه بود و ابعاد آن در حد lPl بود. این بدان معناست که درک فیزیک بیگ بنگ در چارچوب نظریه کلاسیک غیرممکن است. بنابراین، توصیف مرحله نهایی فروپاشی گرانشی و مرحله اولیه تکامل کیهان تنها با استفاده از نظریه کوانتومی گرانش قابل انجام است.

تعامل ضعیف

این برهمکنش ضعیف ترین برهمکنش بنیادی است که به طور تجربی در فروپاشی مشاهده شده است ذرات بنیادی، که در آن اثرات کوانتومی اساساً مهم هستند. بیایید به یاد بیاوریم که مظاهر کوانتومی برهمکنش گرانشی هرگز مشاهده نشده است. برهمکنش ضعیف با استفاده از قانون زیر مشخص می شود: اگر یک ذره بنیادی به نام نوترینو (یا پادنوترینو) در فرآیند برهمکنش شرکت کند، این برهمکنش ضعیف است.

یک مثال معمولی از برهمکنش ضعیف، واپاشی بتا یک نوترون است

Np + e - + e،

که در آن n یک نوترون، p یک پروتون، e یک الکترون، e یک الکترون پادنوترینو است. با این حال، باید در نظر داشت که قانون فوق به هیچ وجه به این معنا نیست که هر عمل متقابل ضعیف باید با نوترینو یا پادنوترینو همراه باشد. مشخص است که تعداد زیادی از واپاشی های بدون نوترینول رخ می دهد. به عنوان مثال، ما می‌توانیم فرآیند فروپاشی یک هایپرون لامبدا را به یک پروتون p و یک پیون با بار منفی π - . بر اساس مفاهیم مدرن، نوترون و پروتون واقعاً ذرات بنیادی نیستند، بلکه از ذرات بنیادی به نام کوارک تشکیل شده‌اند.
شدت اندرکنش ضعیف با ثابت جفت شدن فرمی GF مشخص می شود. ثابت G F ابعادی است. برای تشکیل یک کمیت بدون بعد، باید از مقداری جرم مرجع استفاده کرد، به عنوان مثال جرم پروتون m p. سپس ثابت جفت شدن بدون بعد خواهد بود

G F m p 2 ~ 10 -5 .

مشاهده می شود که اندرکنش ضعیف بسیار شدیدتر از برهمکنش گرانشی است.
اندرکنش ضعیف، بر خلاف برهم کنش گرانشی، کوتاه برد است. این بدان معنی است که نیروی ضعیف بین ذرات تنها زمانی وارد عمل می شود که ذرات به اندازه کافی به یکدیگر نزدیک باشند. اگر فاصله بین ذرات از مقدار معینی به نام شعاع مشخصه برهمکنش بیشتر شود، برهمکنش ضعیف خود را نشان نمی دهد. به طور تجربی ثابت شده است که شعاع مشخصه برهمکنش ضعیف حدود 10-15 سانتی متر است، یعنی برهمکنش ضعیف در فواصل کوچکتر از اندازه هسته اتم متمرکز است.
چرا می توان از تعامل ضعیف به عنوان یک نوع مستقل از تعامل بنیادی صحبت کرد؟ پاسخ ساده است. مشخص شده است که فرآیندهای تبدیل ذرات بنیادی وجود دارد که به برهمکنش های گرانشی، الکترومغناطیسی و قوی کاهش نمی یابد. یک مثال خوب که نشان می دهد سه برهمکنش کیفی متفاوت در پدیده های هسته ای وجود دارد، ناشی از رادیواکتیویته است. آزمایش‌ها وجود سه نوع مختلف رادیواکتیویته را نشان می‌دهند: واپاشی رادیواکتیو -، - و -. در این مورد، - واپاشی به دلیل برهمکنش قوی، - واپاشی به دلیل برهمکنش الکترومغناطیسی است. واپاشی باقیمانده را نمی توان با فعل و انفعالات الکترومغناطیسی و قوی توضیح داد و ما مجبور هستیم که بپذیریم که برهمکنش بنیادی دیگری وجود دارد که ضعیف نامیده می شود. که در مورد کلینیاز به معرفی برهمکنش ضعیف به این دلیل است که فرآیندهایی در طبیعت رخ می دهند که در آن واپاشی الکترومغناطیسی و قوی توسط قوانین حفاظت ممنوع است.
اگرچه برهمکنش ضعیف به طور قابل توجهی در درون هسته متمرکز است، اما تظاهرات ماکروسکوپی خاصی دارد. همانطور که قبلاً اشاره کردیم، با فرآیند بتا رادیواکتیویته همراه است. علاوه بر این، برهمکنش ضعیف نقش مهمی در واکنش‌های به اصطلاح گرما هسته‌ای که مسئول مکانیسم آزاد شدن انرژی در ستارگان هستند، ایفا می‌کند.
شگفت انگیزترین ویژگی برهمکنش ضعیف وجود فرآیندهایی است که در آن عدم تقارن آینه ای آشکار می شود. در نگاه اول بدیهی به نظر می رسد که تفاوت بین مفاهیم چپ و راست دلخواه است. در واقع، فرآیندهای برهمکنش گرانشی، الکترومغناطیسی و قوی نسبت به وارونگی فضایی، که بازتاب آینه ای را انجام می دهد، ثابت هستند. گفته می شود که در چنین فرآیندهایی برابری فضایی P حفظ می شود، اما به طور تجربی ثابت شده است که فرآیندهای ضعیف می توانند با عدم حفظ برابری فضایی پیش بروند و بنابراین به نظر می رسد تفاوت بین چپ و راست را احساس می کنند. در حال حاضر، شواهد تجربی محکمی وجود دارد که نشان می‌دهد عدم حفظ برابری در برهم‌کنش‌های ضعیف ماهیت جهانی دارد؛ این خود را نه تنها در فروپاشی ذرات بنیادی، بلکه در پدیده‌های هسته‌ای و حتی اتمی نشان می‌دهد. باید اذعان داشت که عدم تقارن آینه ای یکی از ویژگی های طبیعت در اساسی ترین سطح است.
عدم حفظ برابری در تعاملات ضعیف به این شکل بود دارایی غیر معمول، که تقریباً بلافاصله پس از کشف آن، نظریه پردازان تلاش کردند تا نشان دهند که در واقع تقارن کامل بین چپ و راست وجود دارد، فقط معنایی عمیق تر از آنچه قبلاً تصور می شد دارد. انعکاس آینهباید با جایگزینی ذرات با پادذره همراه باشد (همراهی بار C)، و سپس همه برهمکنش های اساسی باید ثابت باشند. با این حال، بعداً مشخص شد که این تغییر ناپذیری جهانی نیست. واپاشی ضعیفی از به اصطلاح کائون‌های خنثی با عمر طولانی به پیون‌های π + , π - وجود دارد که اگر ثابت‌ناپذیری نشان‌داده‌شده واقعاً اتفاق می‌افتد، منع می‌شوند. بنابراین، یک ویژگی متمایز از تعامل ضعیف، عدم تغییرپذیری CP آن است. این امکان وجود دارد که این خاصیت مسئول این واقعیت باشد که ماده در جهان به طور قابل توجهی بر ضد ماده ساخته شده از پاد ذرات غلبه دارد. جهان و ضد جهان نامتقارن هستند.
این سوال که کدام ذرات حامل برهمکنش ضعیف هستند برای مدت طولانی نامشخص بوده است. درک نسبتاً اخیراً در چارچوب نظریه یکپارچه برهمکنش های الکتروضعیف - نظریه Weinberg-Salam-Glashow به دست آمد. در حال حاضر به طور کلی پذیرفته شده است که حامل های برهمکنش ضعیف بوزون های به اصطلاح W ± و Z 0 هستند. این ذرات باردار W ± و خنثی Z 0 با اسپین 1 و جرم برابر به ترتیب قدر 100 m p هستند.

برهمکنش الکترومغناطیسی

تمام اجسام باردار، همه ذرات بنیادی باردار در برهمکنش الکترومغناطیسی شرکت می کنند. از این نظر، کاملاً جهانی است. نظریه کلاسیک برهمکنش الکترومغناطیسی الکترودینامیک ماکسول است. بار الکترون e به عنوان ثابت جفت در نظر گرفته می شود.
اگر دو بار نقطه ای q 1 و q 2 را در حالت سکون در نظر بگیریم، برهمکنش الکترومغناطیسی آنها به یک نیروی الکترواستاتیک شناخته شده کاهش می یابد. این بدان معنی است که تعامل دوربرد است و با افزایش فاصله بین بارها به آرامی تحلیل می رود.
مظاهر کلاسیک برهمکنش الکترومغناطیسی به خوبی شناخته شده است و ما به آنها نمی پردازیم. از نقطه نظر تئوری کوانتومی، حامل برهمکنش الکترومغناطیسی فوتون ذره بنیادی است - یک بوزون بدون جرم با اسپین 1. برهمکنش الکترومغناطیسی کوانتومی بین بارها به طور معمول به صورت زیر نشان داده می شود:

یک ذره باردار فوتون ساطع می کند و باعث تغییر حالت حرکت آن می شود. ذره ای دیگر این فوتون را جذب می کند و همچنین حالت حرکت آن را تغییر می دهد. در نتیجه، به نظر می رسد که ذرات حضور یکدیگر را حس می کنند. به خوبی شناخته شده است که بار الکتریکی یک کمیت بعدی است. معرفی ثابت جفت بدون بعد برهمکنش الکترومغناطیسی راحت است. برای این کار باید از ثابت های اساسی و c استفاده کنید. در نتیجه، به ثابت جفت بدون بعد زیر می رسیم که در فیزیک اتمی ثابت ساختار ظریف نامیده می شود α = e 2 /c ≈1/137.

به راحتی می توان دریافت که این ثابت به طور قابل توجهی از ثابت های برهمکنش های گرانشی و ضعیف فراتر می رود.
از دیدگاه مدرن، برهمکنش های الکترومغناطیسی و ضعیف نشان دهنده طرف های مختلفتعامل الکتریکی ضعیف یکپارچه یک نظریه یکپارچه از برهمکنش الکتروضعیف ایجاد شده است - نظریه Weinberg-Salam-Glashow، که تمام جنبه های برهمکنش های الکترومغناطیسی و ضعیف را از یک موقعیت یکپارچه توضیح می دهد. آیا می توان در سطح کیفی درک کرد که چگونه تقسیم تعامل ترکیبی به تعاملات جداگانه و به ظاهر مستقل رخ می دهد؟
تا زمانی که انرژی های مشخصه به اندازه کافی کوچک باشند، برهمکنش های الکترومغناطیسی و ضعیف از هم جدا می شوند و بر یکدیگر تأثیر نمی گذارند. با افزایش انرژی، تأثیر متقابل آنها شروع می شود و در انرژی های به اندازه کافی بالا، این فعل و انفعالات در یک برهمکنش الکتریکی ضعیف ادغام می شوند. انرژی یکسان سازی مشخصه به ترتیب بزرگی 102GeV تخمین زده می شود (GeV مخفف گیگاالکترون-ولت، 1GeV = 109eV، 1eV = 1.6 10 -12 erg = 1.6 1019 J است). برای مقایسه، توجه می کنیم که انرژی مشخصه یک الکترون در حالت پایه اتم هیدروژن حدود 10-8 گیگا الکترون ولت، انرژی اتصال مشخصه یک هسته اتم حدود 10-2 گیگا الکترون ولت و انرژی اتصال مشخصه یک جامد است. حدود 10-10 GeV است. بنابراین، انرژی مشخصه ترکیب برهمکنش های الکترومغناطیسی و ضعیف در مقایسه با انرژی های مشخصه در فیزیک اتمی و هسته ای بسیار زیاد است. به همین دلیل، فعل و انفعالات الکترومغناطیسی و ضعیف جوهر واحد خود را در پدیده های فیزیکی معمولی آشکار نمی کنند.

تعامل قوی

تعامل قوی مسئول ثبات است هسته های اتمی. از آنجایی که هسته های اتمی اکثر عناصر شیمیایی پایدار هستند، واضح است که برهمکنشی که آنها را از فروپاشی باز می دارد باید کاملاً قوی باشد. به خوبی شناخته شده است که هسته ها از پروتون و نوترون تشکیل شده اند. برای جلوگیری از پراکندگی پروتون های دارای بار مثبت در جهات مختلف، لازم است نیروهای جاذبه ای بین آنها وجود داشته باشد که بیش از نیروهای دافعه الکترواستاتیکی باشد. این تعامل قوی است که مسئول این نیروهای جذاب است.
ویژگی بارز تعامل قوی استقلال بار آن است. نیروهای جاذبه هسته ای بین پروتون ها، بین نوترون ها و بین پروتون و نوترون اساساً یکسان هستند. نتیجه این است که از نظر برهمکنش های قوی، پروتون و نوترون قابل تشخیص نیستند و یک اصطلاح واحد برای آنها به کار می رود. نوکلئونیعنی ذره ای از هسته.

مقیاس مشخصه برهمکنش قوی را می توان با در نظر گرفتن دو نوکلئون در حالت سکون نشان داد. این نظریه منجر به انرژی پتانسیل تعامل آنها در قالب پتانسیل یوکاوا می شود

که در آن مقدار r 0 ≈10-13 سانتی متر است و به ترتیب قدر با اندازه مشخصه هسته منطبق است، gثابت جفت شدن برهمکنش قوی است. این رابطه نشان می دهد که برهمکنش قوی کوتاه برد است و اساساً کاملاً در فواصلی متمرکز است که از اندازه مشخصه هسته تجاوز نمی کند. وقتی r > r 0 باشد عملا ناپدید می شود. یک تظاهرات ماکروسکوپی شناخته شده از برهمکنش قوی، اثر رادیواکتیویته است. با این حال، باید در نظر داشت که پتانسیل یوکاوا یک ویژگی جهانی تعامل قوی نیست و به جنبه های اساسی آن مربوط نمی شود.
در حال حاضر، یک نظریه کوانتومی برهمکنش قوی وجود دارد که کرومودینامیک کوانتومی نام دارد. بر اساس این نظریه، حامل های برهمکنش قوی ذرات بنیادی - گلوئون ها هستند. بر اساس مفاهیم مدرن، ذرات شرکت کننده در برهمکنش قوی و به نام هادرون از ذرات بنیادی - کوارک ها تشکیل شده اند.
کوارک ها فرمیون هایی با اسپین 1/2 و جرم غیر صفر هستند. شگفت انگیزترین ویژگی کوارک ها بار الکتریکی کسری آنهاست. کوارک ها به سه جفت (سه نسل دوتایی) تشکیل می شوند که به صورت زیر نشان داده می شوند:

هر نوع کوارک معمولاً طعم نامیده می شود، بنابراین شش طعم کوارک وجود دارد. در این حالت کوارک های u-، c-، t دارای بار الکتریکی 2/3|e| هستند و d-، s-، b-کوارک ها بار الکتریکی -1/3|e| هستند که e بار الکترون است. علاوه بر این، سه کوارک با طعم معین وجود دارد. آنها در یک عدد کوانتومی به نام رنگ متفاوت هستند که دارای سه مقدار است: زرد، آبی، قرمز. هر کوارک مربوط به یک آنتی کوارک است که دارای بار الکتریکی مخالف نسبت به کوارک داده شده و به اصطلاح ضد رنگ است: ضد زرد، ضد آبی، ضد قرمز. با در نظر گرفتن تعداد طعم ها و رنگ ها، می بینیم که در مجموع 36 کوارک و آنتی کوارک وجود دارد.
کوارک ها از طریق تبادل هشت گلوئون، که بوزون های بدون جرم با اسپین 1 هستند، با یکدیگر برهم کنش می کنند. با برهم کنش، رنگ کوارک ها می تواند تغییر کند. در این مورد، تعامل قوی به طور معمول به صورت زیر نشان داده می شود:

کوارکی که بخشی از هادرون است یک گلوئون ساطع می کند که به دلیل آن حالت حرکت هادرون تغییر می کند. این گلوئون توسط کوارکی که بخشی از هادرون دیگر است جذب می شود و حالت حرکت آن را تغییر می دهد. در نتیجه هادرون ها با یکدیگر تعامل دارند.
طبیعت به گونه ای طراحی شده است که برهمکنش کوارک ها همیشه منجر به تشکیل حالت های محدود بی رنگ می شود که دقیقاً هادرون هستند. به عنوان مثال، یک پروتون و یک نوترون از سه کوارک تشکیل شده اند: p = uud، n = udd. پیون π - از یک کوارک u و یک آنتی کوارک تشکیل شده است: π - = u. یکی از ویژگی های متمایز برهمکنش کوارک-کوارک از طریق گلوئون ها این است که با کاهش فاصله بین کوارک ها، برهمکنش آنها ضعیف می شود. این پدیده آزادی مجانبی نامیده می شود و منجر به این واقعیت می شود که کوارک های درون هادرون ها را می توان به عنوان ذرات آزاد در نظر گرفت. آزادی مجانبی به طور طبیعی از کرومودینامیک کوانتومی ناشی می شود. نشانه های تجربی و نظری وجود دارد که با افزایش فاصله، برهمکنش بین کوارک ها باید افزایش یابد، به همین دلیل از نظر انرژی برای کوارک ها در داخل هادرون مطلوب است. این بدان معنی است که ما فقط می توانیم اجسام بی رنگ - هادرون ها را مشاهده کنیم. تک کوارک ها و گلوئون ها که رنگ دارند نمی توانند در حالت آزاد وجود داشته باشند. پدیده محصور شدن ذرات بنیادی با رنگ در داخل هادرون را محصور شدن می گویند. مدل‌های مختلفی برای توضیح محصور شدن پیشنهاد شده‌اند، اما شرح منسجمی که از اصول اولیه این نظریه پیروی می‌کند هنوز ساخته نشده است. از نقطه نظر کیفی، مشکلات از این واقعیت ناشی می شود که گلوئون ها با داشتن رنگ با همه اشیاء رنگی از جمله یکدیگر تعامل دارند. به همین دلیل، کرومودینامیک کوانتومی اساساً یک نظریه غیرخطی است و روش‌های تحقیق تقریبی اتخاذ شده در الکترودینامیک کوانتومی و نظریه الکتروضعیف در نظریه برهمکنش‌های قوی کاملاً کافی نیستند.

روندهای ادغام تعاملات

ما می بینیم که در سطح کوانتومی، همه برهم کنش های بنیادی خود را به یک شکل نشان می دهند. یک ذره بنیادی یک ماده، یک ذره بنیادی ساطع می کند - حامل برهمکنش، که توسط ذره بنیادی دیگری از یک ماده جذب می شود. این منجر به برهمکنش ذرات ماده با یکدیگر می شود.
ثابت جفت شدن بی بعد برهمکنش قوی را می توان با قیاس با ثابت ساختار ظریف به شکل g2/(c)10 ساخت. اگر ثابت‌های جفت بدون بعد را مقایسه کنیم، به راحتی می‌توان دریافت که ضعیف‌ترین برهمکنش گرانشی است و پس از آن ضعیف‌ترین، الکترومغناطیسی و قوی است.
اگر تئوری یکپارچه برهمکنش های الکتروضعیف از قبل توسعه یافته را که اکنون استاندارد نامیده می شود در نظر بگیریم و روند یکسان سازی را دنبال کنیم، مشکل ایجاد یک نظریه یکپارچه از برهمکنش های ضعیف و قوی ایجاد می شود. در حال حاضر مدل هایی از چنین نظریه یکپارچه ای ایجاد شده است که مدل وحدت بزرگ نامیده می شود. همه این مدل ها تعداد زیادی دارند نکات کلیبه ویژه، مشخص می شود که انرژی مشخصه یکسان سازی در حد 10 15 گیگا ولت است که به طور قابل توجهی از انرژی مشخصه یکسان سازی برهمکنش های الکترومغناطیسی و ضعیف فراتر می رود. نتیجه این است که تحقیقات تجربی مستقیم در مورد اتحاد بزرگ حتی در آینده ای نسبتاً دور مشکل ساز به نظر می رسد. برای مقایسه، ما توجه می کنیم که بالاترین انرژی قابل دستیابی با شتاب دهنده های مدرن از 103GeV تجاوز نمی کند. بنابراین، اگر هر گونه داده تجربی در مورد یکپارچگی بزرگ به دست آید، آنها فقط می توانند ماهیت غیر مستقیم داشته باشند. به طور خاص، مدل‌های یکپارچه بزرگ، فروپاشی پروتون و وجود یک تک قطبی مغناطیسی با جرم بزرگ را پیش‌بینی می‌کنند. تأیید تجربی این پیش‌بینی‌ها یک پیروزی بزرگ برای گرایش‌های اتحاد خواهد بود.
تصویر کلی از تقسیم برهمکنش بزرگ منفرد به برهمکنش های قوی، ضعیف و الکترومغناطیسی جداگانه به شرح زیر است. در انرژی های مرتبه 10 15 گیگا ولت و بالاتر، یک برهمکنش واحد وجود دارد. هنگامی که انرژی به زیر 10 15 گیگا ولت می رسد، نیروهای قوی و ضعیف از یکدیگر جدا می شوند و به عنوان نیروهای اساسی متفاوت نشان داده می شوند. با کاهش بیشتر انرژی زیر 102GeV، برهمکنش ضعیف و الکترومغناطیسی از هم جدا می شوند. در نتیجه، در مقیاس انرژی مشخصه فیزیک پدیده های ماکروسکوپی، به نظر نمی رسد که سه برهمکنش مورد بررسی ماهیت واحدی داشته باشند.
اکنون توجه کنیم که انرژی 10 15 گیگا ولت با انرژی پلانک فاصله زیادی ندارد

که در آن اثرات کوانتومی گرانشی قابل توجه می شود. بنابراین، نظریه یکپارچه بزرگ لزوماً به مشکل گرانش کوانتومی منجر می شود. اگر روند یکسان سازی را بیشتر دنبال کنیم، باید ایده وجود یک برهمکنش بنیادی جامع را بپذیریم که با کاهش انرژی از مقدار پلانک به انرژی ها، به ترتیب گرانشی، قوی، ضعیف و الکترومغناطیسی جداگانه تقسیم می شود. کمتر از 102GeV
ظاهراً ساخت چنین نظریه وحدت‌بخش بزرگی در چارچوب سیستم ایده‌هایی که منجر به نظریه استاندارد برهمکنش‌های الکتروضعیف و مدل‌های وحدت بزرگ شد، امکان‌پذیر نیست. جذب ایده ها، ایده ها و روش های جدید، شاید به ظاهر دیوانه کننده، ضروری است. علیرغم رویکردهای بسیار جالبی که اخیراً توسعه یافته است، مانند ابرگرانش و نظریه ریسمان، مشکل یکپارچه سازی تمام فعل و انفعالات بنیادی همچنان باز است.

نتیجه

بنابراین، ما اطلاعات اولیه در مورد چهار تعامل اساسی طبیعت را بررسی کرده ایم. تظاهرات میکروسکوپی و ماکروسکوپی این فعل و انفعالات و تصویر پدیده های فیزیکی که در آنها نقش مهمی دارند به اختصار شرح داده شده است.
تا جایی که امکان داشت، سعی کردیم روند یکسان سازی را ردیابی کنیم، ویژگی های مشترک تعاملات بنیادی را یادداشت کنیم و داده هایی را در مورد مقیاس های مشخصه پدیده ها ارائه کنیم. البته، مطالب ارائه شده در اینجا تظاهر به کامل بودن ندارند و حاوی جزئیات مهمی نیستند که برای ارائه سیستماتیک لازم است. شرح مفصلی از موضوعاتی که مطرح کرده‌ایم، مستلزم استفاده از کل زرادخانه روش‌های فیزیک نظری پرانرژی مدرن است و از حوصله این مقاله، ادبیات علوم عامه، خارج است. هدف ما ارائه تصویری کلی از دستاوردهای فیزیک نظری پر انرژی مدرن و روند توسعه آن بود. ما به دنبال برانگیختن علاقه خواننده به مطالعه مستقل و دقیق تر از مطالب بودیم. البته با این رویکرد، درشت‌شدن مشخصی اجتناب‌ناپذیر است.
فهرست پیشنهادی مراجع به خواننده آماده تر اجازه می دهد تا درک خود را از موضوعات مورد بحث در مقاله عمیق تر کند.

1. Okun L.B. a، b، g، Z. M.: Nauka، 1985.
2. Okun L.B. فیزیک ذرات بنیادی. M.: Nauka، 1984.
3. Novikov I.D. کیهان چگونه منفجر شد M.: Nauka، 1988.
4. فریدمن دی، ون. Nieuwenhuizen P. // Uspekhi fiz. علمی 1979. T. 128. N 135.
5. هاوکینگ اس. از بیگ بنگ تا سیاهچاله ها: داستان کوتاهزمان. م.: میر، 1990.
6. دیویس پی. ابرقدرت: به دنبال یک نظریه یکپارچه از طبیعت است. م.: میر، 1989.
7. Zeldovich Ya.B.، Khlopov M.Yu. نمایش ایده ها در شناخت طبیعت. M.: Nauka، 1987.
8. Gottfried K., Weiskopf W. مفاهیم فیزیک ذرات بنیادی. م.: میر، 1367.
9. Coughlan G.D.، Dodd J.E. ایده های فیزیک ذرات. کمبریج: دانشگاه کمبریج مطبوعات، 1993.

رایج ترین آنها تقسیم انرژی جهانی به چهار نیرو است. بسیاری از مردم با عناصر کلاسیک خاک، آب، هوا و آتش آشنا هستند. این نام ها بیشتر در سنت غربی استفاده می شود. همه عرفا با ارج نهادن به چهار جهت مقدس به قدرت ها ادای احترام می کنند، اگرچه در روایات مختلف، از جادوگری و کیمیا گرفته تا شمنیسم طبیعی و جادوگری، عناصر مختلف ممکن است با جهات مختلف مطابقت داشته باشند.

همه چیز از این چهار عنصر تشکیل شده است، چهار نیرو در ترکیب های مختلف آنها. درک این نکته مهم است که عناصر فیزیکی فقط نمادهای انرژی هستند. هیچ ارتباط مستقیمی بین آنها وجود ندارد و بنابراین استفاده از کلمات گوگرد، جیوه و نمک در رابطه با انواع متفاوتانرژی، منظور ما نیست عناصر شیمیاییبه معنای واقعی کلمه. عنصر آتش به هیچ وجه آتش مشعل سوزان نیست، بلکه انرژی شبیه به مشعل سوزان است، بنابراین یک مشعل سوزان نماد آن است و حتی در واقع آن را در مراسم تجسم می بخشد. در برخی متون به عناصر، عناصر حکمت گفته می شود، بنابراین عنصر آتش، حکمت آتش است، نه آتش مشعل فروزان. عنصر زمین حکمت زمین است نه خاک باغ یا سنگ. سوء تفاهم و دست کم گرفتن نمادگرایی، علم مدرن را مجبور کرد تا دانش جادو و کیمیا را کنار بگذارد. روانشناسی مدرن، به ویژه آنهایی که مبتنی بر آثار کیمیاگری کارل یونگ هستند، این نمادهای باطنی را در عصر جدید زنده کرده است.

هر عنصر فقط انرژی همه چیز نیست، بلکه سطحی از آگاهی، بعد یا سطحی از هستی است که عناصر جهان در آن تجسم یافته اند. هر عنصر دارای ارتعاشات پرانرژی و ویژگی های متفاوت با سایر عناصر است. هر فردی را می توان به دلیل گرایش طبیعی به صفات خاص و مشکلات احتمالی در تعامل با عناصر دیگر که چنین ویژگی هایی را ندارند، جزء عناصر طبقه بندی کرد. کار با عناصر به معنای یادگیری کار با منابع هماهنگی است.

زمین.

زمین عنصری است که ما بهتر می شناسیم. انرژی عنصر زمین توسط اشکال فیزیکی و جهان فیزیکی نشان داده می شود. هر چیزی که از طریق حواس قابل مشاهده و اندازه گیری است از عنصر زمین تشکیل شده است. بدن ما، خانه‌ها، گیاهان، درختان، سنگ‌ها و هر چیزی که انسان خلق می‌کند - ماشین‌ها، اسباب‌بازی‌ها و جواهرات - انرژی زمینی هستند. بدن ما، استخوان ها و تمام مواد معدنی و فلزاتی که از آنها تشکیل شده اند حامل هستند عنصر زمین.

این انرژی بر تمام جنبه های فیزیکی وجود حاکم است و در نتیجه بر سلامت جسمی و رفاه مالی ما تأثیر می گذارد. در تاروت، کارت هایی که در فال و مراقبه استفاده می شود، این انرژی به شکل دیسک هایی نمایش داده می شود که گاهی اوقات سکه یا پنتاکل نامیده می شود. یک ستاره پنج پر می تواند به معنای محافظت در سطح فیزیکی باشد. افرادی که انرژی زمینی توسعه یافته دارند در دنیای فیزیکی قدرت دارند، در حالی که افرادی که فقط به دنبال تماس با این نوع انرژی هستند، مشکلاتی در حوزه فیزیکی و مالی دارند. بالاترین شکل عنصر زمین استقلال است که به معنای حق کنترل بدن، خانه و سرنوشت خود است. شما ارباب خانه خود و ارباب بدن خود هستید. در اصطلاح طالع بینی، نشانه های زمین عبارتند از ثور، باکره و برج جدی، اگرچه به نوعی هر علامت با دنیای فیزیکی تعامل دارد. شمال به طور کلی جهت زمین در نظر گرفته می شود، حداقل در نیمکره شمالی، به دلیل انرژی ژئومغناطیسی قوی و پیوسته قطب شمال.

عنصر زمین، سرزمین عرفانیمعمولاً از سیاره زمین متمایز می شود. عرفا، که در مورد دومی صحبت می کنند، معمولاً به معنای آگاهی، روح سیاره است که در تصویر زنانه از مادر تجسم یافته است. او نام های زیادی را تغییر داد. نام یونانی گایا به این دلیل محبوب‌تر شده است که در گذشته‌ای نزدیک، دانشمند جیمز لاولاک نظریه گایا را مطرح کرد که بر اساس آن زیست کره سیاره یک ارگانیسم هوشمند واحد است و ما مانند ذرات کوچک درون این ارگانیسم هستیم. ما مانند سلول های بدن سیاره هستیم، آنچه بر ما تأثیر می گذارد بر کل بدن تأثیر می گذارد.

اب.

آب انرژی صفحه اختری است، سطح واقعیت نمادین، که در آن خطوط و اشکال سیال و قابل تغییر هستند. آب عنصری از رویاهاست. در بدن ما، آب با مایعاتی که خون و سلول ها را تشکیل می دهند نمادی است، اما در واقع انرژی اصلی آب بدن اختری ما است که هنگام خواب و خواب حرکت می کند. کالبد اختری تصویر خود ماست که تحت تاثیر احساسات است. این انرژی مانند آب سیال است و به راحتی تغییر شکل می دهد. بدن اختری مانند ظرفی است که احساسات ما را در خود نگه می دارد، همانطور که یک لیوان آب را در خود نگه می دارد. هنگامی که احساسات آرام هستند، مایع شفاف است، و هنگامی که آنها توسط چیزی کدر می شوند، آنها کدر است. سطح آب جهان به عنوان سطح اختری یا احساسی شناخته می شود.

قیاس با یک لیوان به طور نمادین جنبه دیگری از انرژی آب را در بر می گیرد - وجود مرزها. وظیفه آب تعیین مرزهای روابط است. احساسات ماده سازنده هر نوع رابطه هستند - خانواده، دوستی، عشق یا ازدواج. ایجاد سؤالات عاطفی و معنوی که آب برای ما ایجاد می کند.

علاوه بر این، آب با توانایی های روانی و غوطه ور شدن در اعماق آگاهی عرفانی ارتباط دارد. سنت های اروپای غربی معمولاً آب را با غرب مرتبط می دانند. اولاً ، در غرب اقیانوس عظیمی وجود داشت - اقیانوس اطلس ، و ثانیاً ، مکانی که خورشید در زیر افق غروب می کند ، همیشه محل مرگ ، مرکز همه چیز ناشناخته و اسرارآمیز در نظر گرفته می شد. در ذهن بسیاری از مردم، پادشاهی مردگان و آب ارتباط تنگاتنگی با هم دارند. هر دوی این مفاهیم با غرب مرتبط است.

عالی ترین و خالص ترین شکل عنصر آب، عشق بی حساب است، منبع شفای معجزه آسا، پاکسازی و شفقت. در سیستم تاروت، آب با فنجان ها و به معنای عرفانی، جام، یک فنجان یا دیگ جادویی است که دارای پیوندهای مسیحی و بت پرستی است. نشانه های آب زودیاک سرطان، عقرب و حوت هستند که هر کدام به معنای خاصی با روابط عاطفی مرتبط هستند.

هوا.

هوا عنصری از سطح ذهنی است. این قلمرو ایده ها، مفاهیم و افکار است. مانند آسمان، ذهن ما می تواند شفاف و آرام باشد. در مواقع دیگر، آنها از حرکت افکار خشمگین می شوند یا در مه آبکی ابرها - احساسات ما - پوشیده می شوند. ارتباط بین بدن عاطفی و ذهنی ما شبیه رابطه بین آسمان و دریا است. قبل از اینکه هر چیزی در سطح اختری شکل بگیرد، یک تصویر ذهنی، یک فکر باید در آن جان بدهد.

هوا یک عنصر ارتباطی است. ما از نیروی نفس خود برای گفتن کلمات استفاده می کنیم. هوایی که بین ماست حمل می کند امواج صوتیتا حرف هایی که می زنیم شنیده شود.

متأسفانه، بسیاری از کسانی که عنصر هوا را مطالعه می کنند معتقدند که هوا فقط در مورد صحبت کردن است، با این حال قدرت گوش دادن نیز هست. هوا منطق و حفظ است، بلکه شعر و اخلاص است. در سیستم تاروت، نماد هوا شمشیر است. هنگام توصیف فردی با عنصر هوای قوی، از استعاره "او ذهن تیز" استفاده می کنیم. شمشیرها با داشتن دو لبه، نماد ارتباط دو طرفه هستند که هم گوش دادن و هم صحبت کردن را شامل می شود. علاوه بر این، آنها نماد ماهیت دوگانه کلمات هستند: توانایی متحد کردن مردم، خدمت به عنوان وسیله ارتباطی، و در عین حال توانایی آسیب رساندن. و در نهایت، در رابطه با خیانت از استعاره «شمشیر» استفاده می کنیم، مثلاً: «از پشت به من خنجر زد».

تحقق نهایی نماد شمشیر را می توان در اسطوره شاه آرتور یافت. Excalibur - شمشیر حقیقت. نیروی اصلی هوا حقیقت است، اما شکل بیان آن بستگی به دارنده شمشیر دارد، در بیشتر روایات غربی، هوا با شرق همراه است، اما گاهی برای تقابل جفت زمین و هوا با جنوب همراه است. با جفت شمال-جنوب علائم زودیاک شامل جوزا، ترازو و دلو هستند، زیرا همه آنها در زمینه ارتباطات و ارتباط عمل می کنند.

آتش.

گریزان ترین عنصر آتش است. شما می توانید زمین را بردارید. می توانید آب را بنوشید. هوا را می توان تنفس کرد، اما آتش را نمی توان مهار کرد. در بدن ما آتش نماد متابولیسم است. ما می دانیم که آنجاست، اما نمی توانیم مانند سه عنصر دیگر آن را لمس کنیم. عرفا آتش را به گونه ای خاص توصیف می کنند. این یک جزء انرژی است. آتش یک واقعیت پر انرژی است. جرقه آتش ایده ای را در سطح ذهنی شعله ور می کند که در سطح احساسی شکل می گیرد و در سطح زمینی ساختار می یابد.

برای برخی، آتش در شغل، برای دیگران در رابطه جنسی، برای برخی دیگر در آرزوهای خلاقانه تجلی پیدا می کند. آتش نیرویی است که ما را در جستجوی فردیت خود از طریق آرزوهای شخصی سوق می دهد. آتش در شما بالاترین فرم- این اراده ماست. اراده محقق می شود متفاوت. در ساده‌تر، اراده را می‌توان به عنوان چیزی که ما می‌خواهیم، ​​مشتاقانه می‌خواهیم تعریف کرد. به این می گویند اراده نفس یا اراده شخصیت. بالا رفتن از "اراده نفس" به معنای رسیدن به اراده بالاتر است که بالاترین فردیت الهی است. گاهی اوقات خود برتر نامیده می شود. آتش روح است، جرقه الهی فردیت در هر یک از ما. با اتحاد اراده شخصی خود با اراده الهی، هویت معنوی واقعی به دست می آوریم و همه درها به روی ما باز است.

در کارت‌های تاروت، آتش به صورت یک عصا، نیزه یا مشعل ظاهر می‌شود و به ما کمک می‌کند راه را برای فردیت هموار کنیم. عصای جادویی ویژگی یک جادوگر یا جادوگر است که از آنها به عنوان وسیله ای برای تمرکز قدرت جادویی استفاده می کند.

از نظر اساطیری، نیزه، نیزه سرنوشتی است که مسیح را سوراخ کرد، یا نیزه لوچ، برترین خدای اساطیر ایرلندی. تجسم بالاترین اراده، سرنوشت انسان است: ما باید انتخاب کنیم: سرنوشت خود را رد کنیم یا آن را بپذیریم. بیشتر اوقات، آتش با جهت جنوبی مرتبط است، زیرا در نیمکره شمالی خورشید ظهر با جنوب مرتبط است و این گرمترین نقطه روز است. همچنین هر چه به سمت جنوب حرکت کنید به استوا نزدیکتر می شوید و گرمتر می شوید. برای برخی، آتش به عنوان نماد طلوع خورشید با شرق مرتبط است. بدیهی است که برخی از تداعی های فضایی در آنها متفاوت خواهد بود نیمکره جنوبی. نشانه های آتش طالع بینی برج حمل، اسد و قوس هستند. هر یک از علائم سه گانه به روش خود تلاش می کند تا فردیت، نفس و اراده خود را بیان کند.در برخی روایات، نمادهای آتش و هوا برعکس شده است: آتش با تیغه ای مرتبط است که بر روی آتش جعل می شود. این سلاح جنگجو است که نظم و انضباط آتشین را حمل می کند، در حالی که شاخه ها نماد هوا هستند، زیرا شاخه ها برای آنها از بالای درخت گرفته می شود که در باد است. این فقط یک سیستم دیگر از نمادها است، نه بدتر و نه بهتر از اولی.

آتش و هوا به عنوان عناصر مردانه در نظر گرفته می شوند و راس آنها به سمت بالا است. زمین و آب عناصری زنانه با رئوس رو به پایین هستند.

صلیب حک شده در یک دایره، متشکل از بخش های مساوی، نمادی از چهار عنصر و چهار جهت اصلی در دایره مقدس است. همچنین نماد نجومی سیاره زمین است.

تشکیل ابرهای پیش کهکشانی کمتر از حدود 1 میلیارد سال پس از انفجار بزرگ

ما به خوبی از نیروی گرانش آگاه هستیم که ما را روی زمین نگه می دارد و پرواز به ماه را دشوار می کند. و الکترومغناطیس که به لطف آن به اتم های جداگانه تجزیه نمی شویم و می توانیم لپ تاپ ها را وصل کنیم. این فیزیکدان در مورد دو نیروی دیگر صحبت می کند که جهان را دقیقاً به همان شکلی که هست می سازد.

از زمان مدرسه، همه ما قانون جاذبه جهانی و قانون کولن را به خوبی می دانیم. اولی برای ما توضیح می دهد که چگونه اجرام عظیمی مانند ستاره ها و سیارات بر یکدیگر تعامل (جذب) می کنند. دیگری نشان می دهد (آزمایش با چوب آبنوس را به خاطر بسپارید) چه نیروهای جاذبه و دافعه ای بین اجسام باردار الکتریکی ایجاد می شود.

اما آیا این کل مجموعه نیروها و فعل و انفعالاتی است که ظاهر کیهانی را که مشاهده می کنیم تعیین می کند؟

فیزیک مدرن می گوید که چهار نوع برهمکنش اصلی (بنیادی) بین ذرات در جهان وجود دارد. من قبلاً در مورد دو مورد از آنها در بالا صحبت کردم و به نظر می رسد با آنها همه چیز ساده است ، زیرا تظاهرات آنها دائماً ما را در زندگی روزمره احاطه می کند: این تعامل گرانشی و الکترومغناطیسی است.

بنابراین، به دلیل عمل اولی، ما محکم روی زمین می ایستیم و به فضای بیرونی پرواز نمی کنیم. برای مثال دومی، جذب یک الکترون به پروتونی را که همه ما از اتم‌های آن تشکیل شده‌ایم و در نهایت جذب اتم‌ها به یکدیگر (یعنی مسئول تشکیل مولکول‌ها، بافت‌های بیولوژیکی و غیره است) تضمین می‌کند. .). بنابراین دقیقاً به دلیل نیروهای برهمکنش الکترومغناطیسی است که مثلاً معلوم می شود که به راحتی نمی توان سر همسایه مزاحم را منفجر کرد و برای این منظور باید به کمک تبر متوسل شویم. وسایل مختلف بداهه

اما به اصطلاح تعامل قوی نیز وجود دارد. مسئول چیست؟ آیا در مدرسه از این واقعیت تعجب نکردید که علیرغم بیانیه قانون کولن مبنی بر اینکه دو بار مثبت باید یکدیگر را دفع کنند (فقط بارهای مخالف جذب می شوند)، هسته های بسیاری از اتم ها بی سر و صدا برای خودشان وجود دارند. اما همانطور که به یاد دارید آنها از پروتون و نوترون تشکیل شده اند. نوترون ها نوترون هستند زیرا خنثی هستند و بار الکتریکی ندارند، اما پروتون ها دارای بار مثبت هستند. و اینکه چه نوع نیروهایی می توانند در کنار هم نگه دارند (در فاصله یک تریلیونم میکرون - که هزار بار کوچکتر از خود اتم است!) چندین پروتون که طبق قانون کولن باید یکدیگر را دفع کنند. با انرژی وحشتناک؟

برهمکنش قوی - جاذبه بین ذرات موجود در هسته را فراهم می کند. الکترواستاتیک - دافعه

این وظیفه واقعاً بزرگ غلبه بر نیروهای کولن با تعامل قوی انجام می شود. بنابراین، نه بیشتر و نه کمتر، به دلیل آن، پروتون ها (و همچنین نوترون ها) در هسته هنوز جذب یکدیگر می شوند. به هر حال، خود پروتون ها و نوترون ها نیز از ذرات "بنیادی" بیشتری - کوارک ها تشکیل شده اند. بنابراین کوارک ها نیز با یکدیگر تعامل دارند و "به شدت" یکدیگر را جذب می کنند. اما، خوشبختانه، بر خلاف همان برهم کنش گرانشی، که در فواصل کیهانی میلیاردها کیلومتری نیز کار می کند، بر هم کنش قوی، به قول خودشان، کوتاه مدت است. این بدان معنی است که میدان "جاذبه قوی" احاطه کننده یک پروتون فقط در مقیاس های کوچکی کار می کند که در واقع با اندازه هسته قابل مقایسه است.

بنابراین، برای مثال، پروتونی که در هسته یکی از اتم ها نشسته است، با وجود دافعه کولن، نمی تواند پروتونی را از یک اتم همسایه بگیرد و "به شدت" جذب کند. در غیر این صورت، تمام مواد پروتون و نوترون در جهان می توانند به یک مرکز جرم مشترک "جذب" شوند و یک "ابر هسته" عظیم را تشکیل دهند. با این حال، چیزی مشابه در ضخامت ستارگان نوترونی اتفاق می افتد، که همانطور که می توان انتظار داشت، یک روز (حدود پنج میلیارد سال دیگر) خورشید ما به یکی از آنها کوچک می شود.

پس چهارمین و آخرین فعل و انفعالات اساسی در طبیعت، به اصطلاح برهم کنش ضعیف است. بیهوده نیست که به آن می گویند: نه تنها حتی در فواصل کوتاه تر از تعامل قوی کار می کند، بلکه قدرت آن نیز بسیار کم است. بنابراین، بر خلاف "برادر" قوی خود، دافعه کولن، بر آن غلبه نخواهد کرد.

مثال قابل توجهی که ضعف برهمکنش های ضعیف را نشان می دهد، ذراتی به نام نوترینو هستند (می توان آن را به عنوان "نوترون کوچک"، "نوترون" ترجمه کرد). این ذرات، طبیعتاً در فعل و انفعالات قوی شرکت نمی کنند، بار الکتریکی ندارند (و بنابراین مستعد فعل و انفعالات الکترومغناطیسی نیستند)، جرم ناچیز دارند، حتی بر اساس استانداردهای جهان خرد، و بنابراین، عملاً نسبت به آن حساس نیستند. گرانش، در واقع، تنها قادر به فعل و انفعالات ضعیف است.

چی؟ نوترینوها از من عبور می کنند؟!

در عین حال، نوترینوها در مقادیر واقعاً عظیمی در کیهان تولید می شوند و جریان عظیمی از این ذرات دائماً به ضخامت زمین نفوذ می کند. به عنوان مثال، در حجم یک جعبه کبریت، به طور متوسط، در هر لحظه حدود 20 نوترینو وجود دارد. بنابراین، شما می توانید یک بشکه بزرگ از آشکارساز آب را تصور کنید که در آخرین پستم درباره آن نوشتم، و مقدار باورنکردنی نوترینوهایی که در هر لحظه از آن عبور می کنند. بنابراین، دانشمندانی که روی این آشکارساز کار می‌کنند معمولاً باید ماه‌ها منتظر چنین شانس شانسی باشند که حداقل یکی از نوترینوها، لوله‌اش را «احساس» کند و در آن با نیروهای ضعیفش تعامل داشته باشد.

با این حال، حتی با وجود ضعف، این تعامل نقش بسیار مهمی در جهان هستی و در زندگی انسان دارد. بنابراین، معلوم می شود که مسئول یکی از انواع رادیواکتیویته - یعنی واپاشی بتا است که از نظر درجه خطر تأثیر آن بر موجودات زنده، دومین (پس از رادیواکتیویته گاما) است. و، نه کمتر مهم، بدون برهمکنش ضعیف، انجام واکنش های گرما هسته ای در اعماق بسیاری از ستارگان و مسئول آزاد شدن انرژی ستاره غیرممکن خواهد بود.

این چهار سوار آخرالزمان از فعل و انفعالات اساسی هستند که بر نمایش در جهان حاکم هستند: قوی، الکترومغناطیسی، ضعیف و گرانشی.

کنش متقابل دلیل اصلی حرکت ماده است، بنابراین کنش متقابل در همه اشیای مادی، صرف نظر از منشأ طبیعی و سازماندهی سیستمی آنها، ذاتی است. ویژگی های فعل و انفعالات مختلف شرایط وجود و ویژگی های خاص اشیاء مادی را تعیین می کند. در مجموع چهار نوع برهمکنش شناخته شده است: گرانشی، الکترومغناطیسی، قوی و ضعیف.

گرانشیتعامل اولین تعامل بنیادی شناخته شده ای بود که موضوع تحقیق دانشمندان شد. این خود را در جاذبه متقابل هر گونه اشیاء مادی که جرم دارند، از طریق منتقل می شود میدان گرانشیو توسط قانون گرانش جهانی، که توسط I. Newton فرموله شده است، تعیین می شود

قانون گرانش سقوط را توصیف می کند بدن های مادیدر میدان زمین، حرکت سیاره ای منظومه شمسیستارگان و غیره با افزایش جرم ماده، فعل و انفعالات گرانشی افزایش می یابد. برهمکنش گرانشی ضعیف ترین از همه شناخته شده است علم مدرنفعل و انفعالات. با این وجود، فعل و انفعالات گرانشی ساختار کل جهان را تعیین می کند: شکل گیری همه سیستم های فضایی; وجود سیارات، ستاره ها و کهکشان ها. نقش مهم برهمکنش گرانشی با جهانی بودن آن مشخص می شود: همه اجسام، ذرات و میدان ها در آن شرکت می کنند.

حامل های برهم کنش گرانشی گراویتون ها هستند - کوانتوم های میدان گرانشی.

الکترومغناطیسیتعامل نیز جهانی است و بین هر جسمی در جهان خرد، کلان و بزرگ وجود دارد. فعل و انفعالات الکترومغناطیسی توسط بارهای الکتریکی ایجاد می شود و با استفاده از میدان های الکتریکی و مغناطیسی منتقل می شود. میدان الکتریکی زمانی رخ می دهد که وجود داشته باشد بارهای الکتریکیو مغناطیسی - در طول حرکت بارهای الکتریکی. برهمکنش الکترومغناطیسی توسط: قانون کولن، قانون آمپر، و غیره، و به شکل تعمیم یافته - توسط نظریه الکترومغناطیسی ماکسول، اتصال الکتریکی و میدان مغناطیسی. به لطف تعامل الکترومغناطیسی، اتم ها، مولکول ها بوجود می آیند و واکنش های شیمیایی رخ می دهد. واکنش های شیمیایینشان دهنده تجلی برهمکنش های الکترومغناطیسی است و نتایج توزیع مجدد پیوندهای بین اتم ها در مولکول ها و همچنین تعداد و ترکیب اتم ها در مولکول ها است. مواد مختلف. مختلف حالت های تجمعمواد، نیروهای الاستیک، اصطکاک و غیره توسط برهمکنش الکترومغناطیسی تعیین می شوند. حامل های برهم کنش الکترومغناطیسی فوتون ها - کوانتوم ها هستند میدان الکترومغناطیسیبا جرم استراحت صفر

درون هسته اتم فعل و انفعالات قوی و ضعیف وجود دارد. قویبرهمکنش اتصال نوکلئون ها را در هسته تضمین می کند. این تعامل مشخص می شود نیروهای هسته ای، دارای استقلال بار، برد کوتاه، اشباع و سایر خواص است. برهم کنش قوی، نوکلئون ها (پروتون ها و نوترون ها) را در هسته و کوارک ها را در داخل نوکلئون ها نگه می دارد و مسئول پایداری هسته های اتمی است. با استفاده از برهم کنش قوی، دانشمندان توضیح دادند که چرا پروتون های هسته اتم تحت تأثیر نیروهای دافعه الکترومغناطیسی از هم جدا نمی شوند. این برهمکنش قوی توسط گلوئون ها منتقل می شود - ذراتی که کوارک ها را "چسب" می کنند که بخشی از پروتون ها، نوترون ها و ذرات دیگر هستند.

ضعیفکنش متقابل نیز فقط در عالم صغیر عمل می کند. همه ذرات بنیادی به جز فوتون در این برهمکنش شرکت می کنند. این عامل باعث بیشتر فروپاشی ذرات بنیادی می شود، بنابراین کشف آن پس از کشف رادیواکتیویته صورت گرفت. اولین نظریه کنش متقابل ضعیف در سال 1934 توسط E. Fermi ایجاد شد و در دهه 1950 توسعه یافت. M.Gell-Man، R. Feynman و دیگر دانشمندان. حامل های برهمکنش ضعیف ذرات با جرم 100 برابر بیشتر از جرم پروتون ها - بوزون های بردار میانی در نظر گرفته می شوند.

ویژگی های تعاملات بنیادی در جدول ارائه شده است. 2.1.

جدول 2.1

ویژگی های تعاملات بنیادی

جدول نشان می دهد که برهمکنش گرانشی بسیار ضعیف تر از برهم کنش های دیگر است. دامنه عمل آن نامحدود است. نقش مهمی در ریزفرایندها ندارد و در عین حال برای اجسام با جرم های بزرگ اساسی است. برهم کنش الکترومغناطیسی قوی تر از برهمکنش گرانشی است، اگرچه دامنه عمل آن نیز نامحدود است. تعاملات قوی و ضعیف دامنه عمل بسیار محدودی دارند.

یکی از مهمترین وظایف علوم طبیعی مدرن، ایجاد یک نظریه یکپارچه از تعاملات بنیادی است که انواع مختلف تعامل را متحد می کند. ایجاد چنین نظریه ای همچنین به معنای ساخت یک نظریه واحد از ذرات بنیادی است.