Friss topikok

  • mente: @Squall: Csak egy jó tanács. Ha már szó szerint átveszel valamit egy könyvből (John és Mary Gribbi... (2015.04.08. 22:04) Inverz négyzetes szabály
  • Squall: Igen, elírás történt, és köszönöm, hogy felhívtad rá a figyelmem. Javítva. (2011.05.09. 16:47) A fény útja
  • hoffmann: Számomra furcsa, hogy a gravitációval kapcsolatban valakinek ezek jutnak először az eszébe. Elmond... (2011.04.13. 22:30) Gravitáció
  • willem: Szia Squall! Nagyon érdekesek az írásaid, most olvasgatom őket, szerencsére meg is értettem eddig ... (2010.09.08. 17:51) Az elektromágneses kölcsönhatások természete
  • Dercsár: Ez tényleg jól szemlélteti a kvantumfizikusok helyzetét - a példában ők a Twilóiak. Azonban úgy vo... (2010.05.13. 23:53) A láthatatlan futball-labda

Fizika

Filozófia

Erőhordozók

Squall 2008.01.01. 19:06

Az erőhordozó részecskéket négy csoportba sorolhatjuk aszerint, hogy mekkora erőt hordoznak, és milyen részecskékkel lépnek kölcsönhatásba.

Az első csoport a gravitáció. Ez univerzális erő, azaz minden részecske érzi a gravitációs erőt, mégpedig tömegének vagy energiájának megfelelően. A gravitáció messze a leggyengébb a négy erő közül, olyan gyenge, hogy észre se vennénk, ha nem rendelkezne két különleges tulajdonsággal: hatalmas távolságokon ét is működik, és mindig vonzó jellegű. Emiatt két nagy test, például a Nap és a Föld egyedi részecskéi között fellépő igen gyenge erők tekintélyes erővé összegeződhetnek. A másik három erő vagy rövid hatótávolságú, vagy lehet vonzó és taszító, mikor is gyakran kioltják egymás hatását. A két anyagrészecske közötti erőt úgy képzeljük el, mint amit egy 2 spinű részecske, a graviton hordoz. A gravitonnak saját tömege nincs, tehát az általa hordozott erő hosszú távon hat. A kicserélt részecskék virtuálisak ugyan (nem mutathatjuk ki őket közvetlenül egy részecskedetektor segítségével, mégis tudjuk hogy léteznek, mivel mérhető hatást okoznak), hatásuk viszont nagyon is mérhető: emiatt kering a Föld a Nap körül. A valódi gravitonok megjelenési formáját a klasszikus fizika művelői gravitációs hullámoknak neveznék, ezek a hullámok azonban rendkívül gyengék, ezért megfigyelésük hallatlanul nehéz. Mindedig nem is sikerült kimutatni őket.

A következő csoport az elektromágneses erőé. Az elektromosan töltött részecskékkel, például elektronokkal vagy kvarkokkal lép kölcsönhatásba, a töltetlen részecskékkel, a gravitonokkal azonban nem. Sokkal erőseb a gravitációnál: két elektron között az elektromágneses erő millió millió millió millió millió millió milliószor (2 nulla az 1 után) erősebb a tömegvonzásnál. Elektromos töltésből azonban 2 féle is van, a pozitív és a negatív. Két pozitív töltés között mindig taszítóerő lép fel, két negatív töltés között szintén. Az eltérő előjelű töltések azonban mindig vonzzák egymást. Egy nagy méretű test, például a Nap vagy a Föld közel azonos mennyiségben tartalmaz pozitív és negatív töltéseket. Az egyes észecskék közötti vonzó és taszító erők ezért nagyjából kiegyenlítik egymást, úgyhogy az eredő elektromágneses erő nagyon kicsit. Az atomok és molekulák kisléptékű skáláján azonban az elektromágneses erők dominálnak. A negatív töltésű elektron és az atommag pozitív töltésű protonjai közötti elektromágneses vonzás következtében kering az elektron a mag körül, mint ahogy a vonzás a Földet Nap körüli pályára kényszeríti. Az elektromágneses vonzást úgy képzelhetjük el, mint nagy számú 1 spinű, tömeg nélküli virtuális részecske –foton- cseréjét. Mint az előbb, itt is virtuális részecskék cseréjéről beszélünk. Mindazonáltal, amikor egy elektron valamely megengedett pályáról a maghoz közelebbi pályára ugrik, energia szabadul fel, és valódi foton keletkezik –ezt pedig, ha a hullámhossz megfelelő, látható fényként észlelheti az emberi szem, de kimutathatjuk fotondetektorral, például fotolemezzel is. Ha pedig egy valódi foton atomnak ütközik, az atommaghoz közeli pályáról távolabbira lökheti a elektront, ami fölemészti a foton energiáját, és így elnyelődik.

A harmadik csoportot gyenge magerőnek hívjuk. Ez idézi elő a radioaktivitást is, és minden feles spinű anyagi részecskére hatással van. Hatástalan viszont a 0, 1 vagy 2 spinűekre, például a gravitonokra vagy a fotonokra. A gyenge magerőt Abdus Salam és Steven Weinberg fedezte fel 1967-ben. Elméletük szerint a foton mellett még három 1 spinű részecske létezik, amelyeket együttesen tömeges vektor bozonoknak hívnak. A 3 részecske a W+ (vevé plusz), W- és Z0. Valamennyiük tömege krülbelül GeV (gigaelektronvolt, azaz egymilliárd elektronvolt). A Weinber-Salam elmélet érdekes vonása a spontán szimmetriasértés. Ez azt jelenti, hogy ami alacsony energiaszinteken teljesesen különböző részecskeként jelentkezik, az valójában ugyanaz a részecske más-más állapotban. Nagy energiák esetében e részecskék mind egyformán viselkednek. Képzeljünk el egy rulettgolyót a rulettkerékben. Nagy energiáknál, amikor a kereket sebesen pörgetjük, a golyó alapvetően egyféleképen viselkedik: körbe-körbe gurul. Amikor a kerék lelassul, a golyó veszít energiájából, előbb-utóbb pedig belehuppan a kerék harminchét rekeszének egyikébe. Más szavakkal, alacsony energiaszinteken a golyónak harminchét féle állapota létezhet. Alacsony energiaszinteken a W+, a W- és a Z0 részecskék hatalmas tömegre tesznek szert, következésképpen az általuk közvetített erők nagyon rövid hatásúak lesznek.

A negyedik csoportba az erős magerők tartoznak. Ezek tartják össze a kvarkokat a neutronokban és a protonokban, illetve a neutronokat és protonokat az atommagokban. Az erős magerőket egy újabb 1 spinű részecske, a gluon hordozza; ez csak önmagával és a kvarkokkal lép kölcsönhatásba. Ezen erők különös sajátsága a bezárás: mindig színtelen kombinációban kötik össze a részecskéket. Egyetlen kvark sem kószálhat magányosan, mivel akkor színes lenne (piros, kék agy zöld). A piros kvarknak egy gluon „szalag” segítségével kell triplettet alkotnia egy kék és egy zöld kvarkkal. Az ilyne triplett lehet proton és neutron is. A kvark egy anti-kvakkal is kapcsolódhat (piros + anti-piros). Ezeket a kombinációkat mezonoknak hívjuk. A mezonok nem stabilisak, mivel a kvark és az anti-kvark megsemmisíthetik egymást, miközben elektronokat és más részecskéket hoznak létre. A bezárás azt sem engedi, hogy egy gluon magában maradjon, mivel a gluonoknak is van színük. Olyan gluoncsoportok képzelhetők csak el, amelyek színei együtt fehéret adnak. E csoportok instabil részecskéket képeznek, ezeket glueballoknak hívjuk. Az erős magerőknek további sajátságos tulajdonságuk az aszimptotikus szabadság. Szokványos energiaszinteken az erős magerők tényleg erősek, és jól össze is kötik a kvarkokat. Magas energiaszintek esetében azonban az erős kölcsönhatás jóval gyengébb lesz, és a kvarkok és gluonok csaknem szabad részecskék módjára viselkednek.

Címkék: fizika

Szólj hozzá!

A bejegyzés trackback címe:

http://squall.blog.hu/api/trackback/id/tr14281233

Kommentek:

A hozzászólások a vonatkozó jogszabályok  értelmében felhasználói tartalomnak minősülnek, értük a szolgáltatás technikai  üzemeltetője semmilyen felelősséget nem vállal, azokat nem ellenőrzi. Kifogás esetén forduljon a blog szerkesztőjéhez. Részletek a  Felhasználási feltételekben.

Nincsenek hozzászólások.