Естествознание 10 класс
Урок№15 - Фундаментальные взаимодействия в микромире.

Поиск новых миров – предмет не только научного, но и художественного способа познания. Мы не можем увидеть микромир, но возможно ли его так представить?

мы узнаем:
- в чём заключаются корпускулярные свойства, какое фундаментальное взаимодействие называют сильным, и каковы его свойства;
- какое фундаментальное взаимодействие называют слабым и каковы его свойства;
- какую роль играют фундаментальные взаимодействия в существовании жизни;
мы научимся:
- анализировать характеристики слабых и сильных взаимодействий;
мы сможем:
- выполнять построение логической цепи рассуждений и выведение следствий и доказательств из наблюдений результатов опытов, иллюстрирующих сильные и слабые взаимодействия в микромире.

Из четырех фундаментальных взаимодействий на уровне микромира наиболее значительными являются сильное и слабое взаимодействия. Их действие ограничивается размерами ядра атома.
Сильное взаимодействие не универсально и действует только между адронами на расстоянии порядка 10−13
см. По интенсивности это самое сильное из фундаментальных взаимодействий. Посредством этого взаимодействия нуклоны объединяются в ядра атомов. 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. Таким образом, оно обеспечивает существование многообразия структур мира природы, в том числе и жизни
Слабое взаимодействие проявляется в процессах β-распада и др. и является короткодействующим. Слабое взаимодействие является универсальным для всех микрочастиц. Несмотря на малую интенсивность, это взаимодействие играет важную роль в природе. Так, если бы удалось его «выключить», то прекратились бы реакции горения в звездах, которые служат источником энергии и появления тяжелых атомов, необходимых для жизни
Без электромагнитных взаимодействий не было бы ни атомов, ни молекул, ни макроскопических объектов, а также тепла и света.
Без гравитационного взаимодействия не только не было бы галактик, звезд, планет, но и вся Вселенная не могла бы эволюционировать, поскольку гравитация является объединяющим фактором, обеспечивающим единство Вселенной как целого и ее эволюцию.
Каждое из четырех фундаментальных взаимодействий необходимо для создания из элементарных частиц сложного и разнообразного материального мира и в конечном счете определяют существование жизни.

Гравитационное и электромагнитное взаимодействия

Гравитационное взаимодействие практически не проявляется при движении объектов микромира. Причина в том, что это взаимодействие намного слабее остальных. Однако в макромире и мегамире гравитационное взаимодействие играет существенную роль. Например, на тела, находящиеся на поверхности Земли, действует гравитационное притяжение со стороны всех атомов, из которых состоит Земля.

Электромагнитное взаимодействие зависит от расстояния, так же как и гравитационное. Однако поскольку электрические заряды в макротелах скомпенсированы с очень большой точностью (макроскопические тела практически электронейтральны), то электромагнитное взаимодействие также не играет в макромире такой роли, как гравитационное. При уменьшении расстояний между телами, начиная с расстояний порядка миллиметра, гравитационное взаимодействие сравнивается с электромагнитным, и далее, вплоть до расстояний 10^−12
см, в природе господствует электромагнитное взаимодействие. В отличие от гравитационного взаимодействия, которому подвластны все частицы, электромагнитное взаимодействие действует только между заряженными частицами. Электромагнитным взаимодействием обусловлены многие излучения (видимый свет, тепловое излучение и др.), целостность атомов, молекул и макротел. Именно оно ответственно за все химические реакции, а, следовательно, и биологические процессы.

свернуть