基本相互作用

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  本相互作用汉语拼音jī běn xiāng hù zuò yòng),(英语:Fundamental Interaction),决定物质的结构和变化过程的基本的相互作用。近代物理确认各种物质之间的基本的相互作用可归结为4种:引力相互作用电磁相互作用弱相互作用强相互作用

  近代物理的观点倾向于认为4种基本相互作用是统一的,物理学家正在为建立大统一理论超统一理论而努力。

引力相互作用

  所有具有质量的物体之间的相互作用,表现为吸引力,是一种长程力,力程为无穷。其规律是牛顿万有引力定律,更为精确的理论是广义相对论。在4种基本相互作用中最弱,远小于强相互作用、电磁相互作用和弱相互作用,在微观现象的研究中通常可不予考虑,然而在天体物理研究中起决定性作用。按照近代物理的观点,引力作用是通过场或通过交换场的量子实现的,引力场的量子称为引力子。

电磁相互作用

  带电物体或具有磁矩物体之间的相互作用,是一种长程力,力程为无穷。宏观的摩擦力、弹性力以及各种化学作用实质上都是电磁相互作用的表现。其强度仅次于强相互作用,居四种基本相互作用的第二位。电磁作用研究得最清楚,其规律总结在麦克斯韦方程组和洛伦兹力公式中,更为精确的理论是量子电动力学。量子电动力学是物理学的精确理论,按照量子电动力学,电磁相互作用是通过交换电磁场的量子(光子)而传递的,它能够很好地说明正反粒子的产生和湮没,电子、μ子的反常磁矩(见粒子磁矩)与兰姆移位等真空极化引起的细微电磁效应,理论计算与实验符合得非常好。电磁相互作用引起的粒子衰变称为电磁衰变。最早观察到的原子核的γ跃迁就是电磁衰变,其他还有如π0→γ+γ等。电磁衰变粒子的平均寿命为 10-16~10-20秒(s)。

弱相互作用

  最早观察到的原子核的β衰变是弱作用现象。弱作用仅在微观尺度上起作用,其力程最短,其强度排在强相互作用和电磁相互作用之后居第三位。其对称性较差,许多在强作用和电磁作用下的守恒定律都遭到破坏(见对称性和守恒定律),例如宇称守恒在弱作用下不成立。弱作用的理论是电弱统一理论,弱作用通过交换中间玻色子薄0而传递。弱作用引起的粒子衰变称为弱衰变,弱衰变粒子的平均寿命大于10-13s。

强相互作用

  最早认识到的质子、中子间的核力属于强相互作用,是质子、中子结合成原子核的作用力,后来进一步认识到强子是由夸克组成的,强作用是夸克之间的相互作用力。强作用最强,也是一种短程力。其理论是量子色动力学,强作用是一种色相互作用,具有色荷的夸克所具有的相互作用,色荷通过交换8种胶子而相互作用,在能量不是非常高的情况下,强相互作用的媒介粒子是介子。强作用具有最强的对称性,遵从的守恒定律最多。强作用引起的粒子衰变称为强衰变,强衰变粒子的平均寿命最短,为10-20~10-24s,强衰变粒子称为不稳定粒子或共振态。

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                             表:基本相互作用性质一览表