5.4. Fundamentālās mijiedarbības

Mijiedarbība izpaužas kā pievilkšanās starp visiem ķermeņiem un daļiņām, kurām ir masa. Mijiedarbības spēks starp ķermeņiem ir tieši proporcionāls ķermeņu masu reizinājumam un apgriezti proporcionāls attāluma kvadrātam starp to masu centriem.

Gravitācijas mijiedarbība ir visvājākā mijiedarbība, taču tā ir noteicošā kosmisko ķermeņu un sistēmu pastāvēšanā.

Telpā ap jebkuru ķermeni pastāv gravitācijas lauks. Attālinoties no ķermeņa, gravitācijas lauks pavājinās.

Izteiktas hipotēzes, ka gravitācijas mijiedarbības pārnesēji ir gravitoni. Līdz šim eksperimentāli tos vēl nav izdevies atklāt.

Izpaužas kā pievilkšanās vai atgrūšanās starp elektriski lādētam daļiņām - joniem un elektroniem.

Elektromagnētiskā mijiedarbība ir noteicošā daudzās dabas izpausmēs:
• atomu kā vienotu sistēmu pastāvēšanā,
• vielas kā atomu kopuma ar noteiktām īpašībām pastāvēšanā,
• visos dzīvo organismu dzīvības procesos,
• daudzveidīgo elektroierīču darbībā,
• mūsdienu informācijas ieraksta, glabāšanas un pārraides tehnoloģijās,
• daudzveidīgajās dabas parādībās (zibens, ziemeļblāzma, varavīksne).

Elektromagnētiskās mijiedarbības spēks ir proporcionals lādiņu reizinājumam un apgriezti proporcionals attālumu kvadratam un to aprēķina pēc formulas:

, kur

 q1q2 – lādiņi, r – attālums starp tiem.

Telpā ap elektriski lādētiem ķermeņiem vai daļiņām pastāv elektromagnētiskais lauks. Tas izplatās visās vidēs un pārnes enerģiju. Sīkāko enerģijas porciju sauc par fotonu. Fotoni – elektromagnētiskās mijiedarbību pārnesēji pastāv tikai kustībā. Gaisā tie izplatās ar ātrumu c = 3 · 108 m/s, jeb 300 000 km/s. Arī gaisma ir fotonu plūsma.

Atoma kodolu veido protoni un neitroni. Protoni, kā zināms, ir pozitīvi lādētas daļiņas un tiem vajadzētu atgrūsties. Acīmredzot protonus kopā satur stiprāki spēki. Šādi spēki darbojas starp kvarkiem ļoti mazos attālumos (ar kārtu 10-18 m) un izpaužas kā stiprā mijiedarbība starp kvarku krāsu lādiņiem.

Mikropasaulē neparasts ir tas, ka smagākās daļiņas, piemēram, neitrons, pats no sevis pārvēršas par dažām vieglākām daļiņām. Elementārdaļiņu pārvērtībās izpaužas vājā mijiedarbība.

Piemēri:

1. Šarmantais kvarks pārvēršas par u un d kvarkiem, starpposmā rodas virtuālais W bozons.

2. Beta radioaktivitāte jeb neitrona pārvēršanās par protonu. Šajā norisē viens d kvarks pats no sevis sabrūk: no tā izveidojas virtuālais bozons, kurš pārvēršas par u kvarku, elektronu un antineitrīno.