Гл. XXV. Элементарные частицы
599
р ы в а ю щ и х с я в о В с е л е н н о й на всех ее уровнях, —
микромир, жизнь, звезды, галактики — о п р е д е л я е т с я и г-
р о й в с е г о л и ш ь четырех в з а и м о д е й с т в и й. Два из
них были известны еще классической физике — это гравитация
(всемирное тяготение) и электромагнитное взаимодействие.
Два других взаимодействия — ядерное, или как его часто назы-
вают сильное, и так называемое слабое — являются к о р о т к о-
д е й с т в у ю щ и м и и поэтому непосредственно не сказываются
не только на движениях макроскопических тел, но и на свой-
ствах атомов и молекул. Они проявляются лишь в ядерных яв-
лениях и в превращениях элементарных частиц. Осильном вза-
имодействии уже говорилось в § 232. Слабое взаимодействие —
это особое взаимодействие, выступающее во всех процессах,
в которых участвуют нейтрино, например в захвате нейтрино
ядрами, в β-распаде, распаде π
+
-, π
−
-мезонов и мюонов.
Силу взаимодействия двух частиц можно охарактеризовать по-
тенциальной энергией при их сближении на некоторое расстояние.
Сравним между собой энергии сильного, электромагнитного, слабо-
го и гравитационного взаимодействий двух протонов на расстоянии
r
≈
10
−13
см, когда сильные взаимодействия проявляются практиче-
ски уже в полной мере. В § 232 приводились соответствующие оцен-
ки для энергии электрического (
∼
1 МэВ) и сильного (
∼
50 МэВ)
взаимодействий между этими частицами. Энергия их слабого вза-
имодействия составляет величину порядка 10
−6
эВ. Для того что-
бы рассчитать потенциальную энергию гравитационного взаимодей-
ствия между протонами, воспользуемся формулой (125.10) 1-го тома
W =
−Gm
2
p
/r
(
G =
6,7
×
10
−11
Н
·
м
2
/
кг
2
— гравитационная постоян-
ная;
m
p
=
1,67
×
10
−27
кг — масса протона,
r =
10
−15
м — расстояние
между протонами; протоны рассматриваются как материальные точки).
Тогда
|W | = G
m
2
p
r
=
6,7
·
10
−11
(1,67 · 10
−
27
)
2
10
−
15
Дж
=
1,87
·
10
−49
Дж
=
=
1,87
· 10
−
49
1,6
· 10
−
19
эВ
≈
10
−30
эВ
.
Эта энергия крайне мала, и существенных проявлений гравитации
в явлениях микромира до настоящего времени не найдено.
Итак, энергии фундаментальных взаимодействий относятся при-
мерно следующим образом: сильное: электромагнитное: слабое: грави-
тационное
=
1
:
10
−2
:
10
−14
:
10
−38
.
Важную роль в физике элементарных частиц играют пред-
ставления о времени, характерном для того или иного явле-
ния. Установим прежде всего временной масштаб для процессов,
обусловленных сильными взаимодействиями. Для оценки этого