Основные концепции естествознания. Степан Карпенков

кроме фотона. Оно обусловливает большинство распадов элементарных частиц, взаимодействие нейтрино с веществом и другие процессы. Слабое взаимодействие проявляется главным образом в процессах бета-распада атомных ядер многих изотопов, свободных нейтронов и т. д. Принято считать, что переносчиками слабого взаимодействия являются вионы – частицы с массой примерно в 100 раз большей массы протонов и нейтронов. Вионы обнаружены в 1983 г.

      Для количественной характеристики фундаментальных взаимодействий обычно используют безразмерную константу взаимодействия, определяющую величину взаимодействия, и радиус действия (табл. 2.1).

Таблица 2.1

      Из таблицы следует, что гравитационное взаимодействие гораздо слабее других фундаментальных взаимодействий. Радиус действия его неограничен. Оно не играет существенной роли в микропроцессах и в то же время является доминирующим для материальных объектов с большими массами (планет, звезд, галактик и т. п.). Электромагнитное взаимодействие гораздо сильнее гравитационного, хотя его радиус действия также неограничен. Для сильного и слабого взаимодействий характерно короткодействие. Сильное взаимодействие проявляется только в пределах размеров ядра (10-¹⁵ м), а слабое – на гораздо меньшем расстоянии (10^-18 м).

      В результате экспериментальных исследований взаимодействий элементарных частиц в 1983 г. обнаружено, что при больших энергиях столкновения протонов (около 100 ГэВ) слабое и электромагнитное взаимодействия не различаются: их можно рассматривать как единое электрослабое взаимодействие. Такое объединение двух фундаментальных взаимодействий (электромагнитного и слабого) было теоретически предсказано в 1960–1970 гг. американскими физиками С. Вайнбергом (1933–1996) и Ш. Глэшоу (1932) и пакистанским физиком А. Саламом (1926), удостоенными Нобелевской премии по физике в 1979 г. Существенный вклад в развитие теории электрослабого взаимодействия внесли нидерландские ученые, лауреаты Нобелевской премии по физике 1999 г. Г. Хуфт и М. Вельтман.

      Одна из важнейших задач современного естествознания – создание единой теории фундаментальных взаимодействий, объединяющей не только электромагнитное и слабое, но и сильное, и гравитационное взаимодействия. Решение такой довольно сложной задачи потребует синтеза естественно-научных знаний о материальных объектах разных масштабов – от элементарных частиц до Вселенной. Единая теория фундаментальных взаимодействий обеспечит концептуальное обобщение знаний об окружающем мире.

      Предполагается, что при относительно больших энергиях взаимодействия частиц (до 10¹⁹ ГэВ) или при чрезвычайно высокой температуре материи все четыре фундаментальных взаимодействия характеризуются одинаковой силой, т. е. представляют собой одно взаимодействие, определяемое «суперсилой». Возможно, такие экстремальные условия существовали в начальный момент зарождения Вселенной. При расширении Вселенной и быстром охлаждении образовавшегося