Mustaqil Ish Mavzu:” ” Guruh: Bajardi: Qabul qildi: Olmaliq 2023 Reja

F tr. \u003d k N ,
qaerda k - toymasin ishqalanish koeffitsienti;
N Oddiy reaktsiya kuchi tanaga sirt tomondan ta'sir qiladimi.
Dumaloq ishqalanish kuchi sirt ustida aylanadigan tanasi va yuzaning o'zi o'rtasida sodir bo'ladi. Bunday kuchlar, masalan, avtoulovning shinalari yo'l yuzasiga tegib ketganda paydo bo'ladi.
Yuvarlanan ishqalanish kuchi formula bo'yicha hisoblanadi
qaerda F t - prokat ishqalanish kuchi;
f - prokat ishqalanish koeffitsienti;
R - prokat korpusining radiusi;
N - bosim kuchi.
Tabiatning qanday kuchlari fundamental deb nomlanadi? Asosiy o'zaro ta'sirlar qaysi printsip asosida quriladi? Yangi fundamental o'zaro ta'sir mavjud bo'lishi mumkinmi? Bu va boshqa savollarga fizika-matematika fanlari doktori Dmitriy Kazakov javob beradi.
Maktab fizikasidan biz "kuch" tushunchasiga duch kelamiz. Kuchlar har xil: tortishish kuchi, ishqalanish kuchi, aylanuvchi kuch, elastik kuch mavjud. Turli xil kuchlar mavjud. Ushbu kuchlarning barchasi ham asosiy emas - ko'pincha kuch ikkinchi darajali bo'ladi. Masalan, ishqalanish kuchi ikkinchi darajali hodisa - aslida bu molekulalarning o'zaro ta'siri. Va hatto molekulalarning o'zaro ta'siri ikkinchi darajali bo'lishi mumkin. Masalan, molekulyar fizikada van der Vals kuchlari mavjud. Ushbu kuchlar elektromagnit o'zaro ta'sirning ikkinchi darajali natijasidir.
Men eng asosiy kuchning tubiga tushmoqchiman: hamma ikkilamchi kuchlar quriladigan tabiatdagi hamma narsani belgilaydigan asosiy kuchlar nima? Elektromagnit kuchlar yoki elektr kuchlari, biz hozir tushunganimizdek, asosiy o'zaro ta'sirdir. Maktab fizikasidan beri ma'lum bo'lgan Kulon qonuni asosiy qonundir, ammo uning umumlashtirilishi bor, u Maksvell tenglamalaridan kelib chiqadi. Maksvell tenglamalari odatda tabiatdagi barcha elektr va magnit kuchlarni tavsiflaydi, shuning uchun elektromagnit o'zaro ta'sirlar tabiatning asosiy kuchlari hisoblanadi.
Tabiatning asosiy kuchlariga yana bir misol tortishishdir. Maktabdan biz Nyutonning butun dunyo tortishish qonunini bilamiz, endi u Eynshteyn tenglamalarida umumlashtirildi - endi bizda Eynshteynning tortishish nazariyasi mavjud. Tortishish kuchi tabiatdagi asosiy o'zaro ta'sirlardir. Va bir paytlar faqat shu ikkita asosiy kuch mavjuddek tuyuldi. Ammo keyinchalik ular bunday emasligini angladilar. Xususan, atom yadrosi kashf etilganda va zarrachalar nima uchun yadro ichida saqlanib, tarqalib ketmasligini tushunish uchun muammo paydo bo'lganda, yadro kuchlari tushunchasi kiritildi. Ushbu yadroviy kuchlar o'lchangan, tushunilgan va tavsiflangan. Keyinchalik ma'lum bo'lishicha, ular ham fundamental bo'lmagan - yadro kuchlari ma'lum ma'noda van der Vals kuchlariga o'xshaydi.
Kuchli o'zaro ta'sirlar ortidagi haqiqatan ham asosiy kuchlar kvarklar orasidagi kuchlardir. bir-biri bilan o'zaro ta'sir qiladi va ikkilamchi ta'sir sifatida yadrodagi protonlar va neytronlar o'zaro ta'sir o'tkazadilar. Asosiy o'zaro ta'sir - bu glyukonlar almashinuvi orqali kvarklarning o'zaro ta'siri - bu tabiatdagi uchinchi asosiy kuch.
Ammo voqea ham shu bilan tugamaydi. Ma'lum bo'lishicha, elementar zarrachalarning parchalanishi - va barcha og'ir zarrachalar yengilroq bo'laklarga aylanadi - yangi o'zaro ta'sir kuchsiz o'zaro ta'sir deb ataladi. Zaif - chunki bu o'zaro ta'sirning kuchi elektromagnit kuchlarga qaraganda sezilarli darajada zaifroq. Ammo ma'lum bo'ldiki, dastlab mavjud bo'lgan va barcha parchalanishlarni juda yaxshi tavsiflagan zaif o'zaro ta'sir nazariyasi tobora ortib borayotgan energiya bilan yaxshi ishlamagan va uning o'rnini kuchsiz o'zaro ta'sirning yangi nazariyasi egallagan bo'lib, u butunlay universal bo'lib chiqdi va boshqalar barpo etilgan printsip asosida qurildi. o'zaro ta'sirlar.
Zamonaviy dunyoda to'rtta asosiy o'zaro ta'sir mavjud va men beshinchisi haqida ham gaplashaman.
To'rt asosiy o'zaro ta'sir - elektromagnit, kuchli, kuchsiz va tortish kuchi - xuddi shu printsipga asoslanadi.
Ushbu printsip shundan iboratki, zarralar orasidagi kuch o'zaro ta'sir tashuvchisi, qandaydir mediatorning almashinuvi tufayli paydo bo'ladi.
Elektromagnit o'zaro ta'sir kvant yorug'lik yoki elektromagnit to'lqinlar kvantlarining almashinuviga asoslanadi - bu foton. Foton - bu massasiz zarra, uni zaryadlangan zarralar almashtiradi va shu almashinuv tufayli zarralar orasidagi o'zaro ta'sirlar, zarralar orasidagi kuch paydo bo'ladi, Kulon qonuni ham shu tarzda tavsiflanadi.
Yana bir o'zaro ta'sir kuchli. U erda ham vositachi mavjud, u bilan kvarklar almashinadigan zarracha. Ushbu zarralar glyon deb ataladi, ularning sakkiztasi bor, ular massasiz zarralardir.
Uchinchi zarracha, uchinchi o'zaro ta'sir kuchsiz o'zaro ta'sir bo'lib, bu erda ham zarrachalar vositachilik vazifasini bajaradi, ular oraliq vektor bozonlari deb ataladi. Ushbu zarralar - ularning qismlari - massiv, ya'ni juda og'ir. Ushbu massa, bu zarralarning og'irligi, zaif o'zaro ta'sirning nima uchun zaifligini tushuntiradi.
To'rtinchi o'zaro ta'sir tortishish kuchi va u tortishish maydonining kvantini almashtirish orqali amalga oshiriladi, deyiladi. Graviton hali eksperimental tarzda kashf etilmagan, biz hali uni to'liq his qilmayapmiz va ta'riflashga qodir emasmiz.
Barcha o'zaro ta'sirlar - bu ba'zi zarralarni almashtirish harakati. Mana biz yana qaytib keldik. Barcha o'zaro ta'sirlar simmetriya bilan bog'liq. Simmetriya sizga ushbu zarralarning qanchasi va ularning massasi qancha ekanligini aytadi. Agar simmetriya aniq bo'lsa, massa nolga teng. Fotonning massasi 0 ga teng, glyunning massasi 0 ga teng. Agar simmetriya buzilgan bo'lsa, massa nolga teng. Oraliq vektor bosonlari nolga teng bo'lmagan massaga ega, bu erda simmetriya buziladi. Gravitatsion simmetriya buzilmaydi - gravitonning massasi ham 0 ga teng.
Ushbu to'rtta asosiy o'zaro ta'sir biz ko'rgan hamma narsani tushuntiradi. Boshqa barcha kuchlar bu o'zaro ta'sirning ikkinchi darajali ta'siri. Ammo 2012 yilda juda mashhur bo'lgan yangi zarracha kashf etildi - bu shunday nomlangan. Xiggs bozoni, shuningdek, kvarklar va leptonlar o'rtasidagi o'zaro ta'sirlarning tashuvchisi hisoblanadi. Shuning uchun, endi beshinchi kuch paydo bo'ldi, deyish kerak, uning tashuvchisi Xiggs bozoni. Bu erda ham simmetriya buzilgan - Xiggs bozoni katta zarradir. Shunday qilib, fundamental o'zaro ta'sirlar soni - zarralar fizikasida bu so'z odatda "kuch" emas, balki "o'zaro ta'sir" ishlatiladi - beshga etdi.
Yangi o'zaro ta'sirlar bormi? Biz buni aslida bilmaymiz. Elementar zarralar fizikasida boshqa o'zaro ta'sirlar mavjud emas, faqat beshta. Ehtimol, biz hozirda ko'rib chiqayotgan va dunyodagi barcha eksperimental ma'lumotlar va biz kuzatadigan barcha hodisalarni mukammal tasvirlab beradigan model hali ham to'liq bo'lmasligi mumkin, keyin, ehtimol, ba'zi yangi kuchlar va yangi o'zaro ta'sirlar paydo bo'lishi mumkin. Masalan, agar shunday deb ataladigan narsa mavjud bo'lsa, ya'ni tabiatda yangi simmetriya mavjud bo'lsa, unda bu yangi simmetriya boshqa zarrachalar o'rtasida vositachi bo'lgan yangi zarralarning paydo bo'lishiga olib keladi va shu bilan yangi asosiy kuch paydo bo'ladi. Shuning uchun bu imkoniyat hali ham saqlanib qolmoqda.
Qizig'i shundaki, har qanday yangi o'zaro ta'sir har doim yangi hodisaga olib keladi. Aytaylik, agar zaif shovqin bo'lmasa, buzilish bo'lmaydi. Parchalanish bo'lmaydi - biz yadroviy reaktsiyalarni kuzatmasdik. Agar yadro reaktsiyalari bo'lmaganida, quyosh porlamagan bo'lar edi. Agar quyosh porlamagan bo'lsa, Yerdagi hayot mavjud bo'lolmas edi. Shunday qilib, ushbu shovqin biz uchun muhim ahamiyatga ega bo'ldi.
Agar kuchli ta'sir o'tkazish bo'lmasa, barqaror atom yadrolari bo'lmaydi. Agar yadro bo'lmasa, atomlar ham bo'lmaydi. Agar atomlar bo'lmaganida, biz yo'q bo'lar edik. Ya'ni, barcha kuchlar zarur bo'lib tuyuldi. Mana elektromagnit o'zaro ta'sir: biz energiyani Quyoshdan olamiz - bu bizga Quyoshdan keladigan yorug'lik nurlari. Agar u bo'lmaganida, Yer sovuq bo'lar edi. Ma'lum bo'lishicha, biz biladigan barcha o'zaro ta'sirlar biron bir narsa uchun zarurdir. Xiggsning Xiggs bozoni bilan o'zaro ta'siri. Asosiy zarralar Xiggs maydoni bilan o'zaro ta'sirlashish natijasida massaga ega bo'ladi - bundan tashqari, inson yashay olmaydi. Gravitatsiyaviy ta'sir o'tkazish haqida gapirmayapman - biz sayyoramiz yuzasidan uchib ketamiz.
Hozir ochiq bo'lgan tabiatdagi barcha o'zaro ta'sirlar biz tushunadigan va biladigan hamma narsalar mavjud bo'lishi uchun hayotiy ahamiyatga ega.
Agar hali kashf etilmagan yangi o'zaro ta'sirlar mavjud bo'lsa, nima bo'ladi? Mana yana bir misol: yadrodagi proton barqaror va uning barqaror bo'lishi juda muhim, aks holda yana hayot bo'lmaydi. Ammo eksperimental ravishda protonning ishlash muddati endi cheklangan - 1034 yil. Bu shuni anglatadiki, protonning parchalanishi uchun hech qanday taqiq yo'q, ammo buning uchun yangi kuch va yangi o'zaro ta'sir zarur. Proton yemirilishini bashorat qiladigan nazariyalar mavjud - ular yuqori simmetriya guruhiga ega va ular biz bilmagan yangi o'zaro ta'sirlarga ega. Bu shunday bo'ladimi, tajriba uchun savol.
Hozirgi kunda barcha asosiy o'zaro ta'sirlar yagona printsip asosida qurilgan va shu ma'noda tabiatning birligi mavjud. Ba'zida savol tug'iladi: qandaydir tarzda tabiatda o'zaro ta'sirning qanday ekanligini tushuntirish mumkinmi, ya'ni nima uchun ularning to'rttasi yoki beshta ekanligi, ehtimol bundan ham ko'proq bo'lishi mumkinmi? Muayyan miqdordagi asosiy o'zaro ta'sirlarning mavjudligini qanday tushuntirish mumkinligi haqida turli xil versiyalar mavjud. Bunday nazariyalar ko'pincha Buyuk Birlashish nazariyalari deb nomlanadi. Ushbu nazariyalar turli xil o'zaro ta'sir turlarini biriga birlashtiradi. U o'sayotgan daraxtga o'xshaydi: bitta tanasi bor, keyin u shoxlanadi va turli shoxlar olinadi.
G'oya taxminan bir xil: barcha o'zaro ta'sirlarning yagona ildizi, bitta magistral bor, keyin simmetriyaning buzilishi natijasida bu magistral tarmoqlana boshlaydi va biz bir necha fundamental o'zaro ta'sirlar hosil bo'ladi, biz ularni eksperimental ravishda kuzatamiz. Ushbu gipotezani sinab ko'rish uchun fizikani juda yuqori energiya talab qiladi, bu zamonaviy tajriba uchun imkonsizdir va hech qachon mavjud bo'lmaydi. Ammo siz ushbu muammoni hal qilishingiz mumkin. Axir bizda tabiiy tezlatuvchi - Koinot bor. Koinotda sodir bo'layotgan ba'zi bir jarayonlar barcha o'zaro ta'sirlarning yagona ildizi borligi haqidagi jasur gipotezalarni sinab ko'rishga imkon beradi.
Tabiatdagi o'zaro ta'sirlarni tushunishda yana bir qiziqarli muammo - bu tortishish kuchi boshqa barcha o'zaro ta'sirlarga qanday bog'liqligini tushunishdir. Gravitatsiya biroz ajralib turadi, garchi nazariya asosidagi printsip juda o'xshash bo'lsa-da. Bir vaqtlar Eynshteyn birlashgan tortishish kuchi va elektromagnetizm nazariyasini yaratishga harakat qildi. Keyin bu juda haqiqiy bo'lib tuyuldi, ammo nazariya amalga oshmadi. Biz hozir biroz ko'proq narsani bilamiz. Biz bilamizki, hali ham kuchli o'zaro ta'sir, zaif o'zaro ta'sir mavjud, shuning uchun agar biz hozirda birlashtirilgan nazariyani quradigan bo'lsak, bu o'zaro ta'sirlarning barchasini birlashtirish zarur bo'lib tuyuladi, ammo shunga qaramay, bunday yagona nazariya hali yaratilmagan va hozirgacha biz muvaffaqiyatga erisha olmadik tortishish kuchini qolgan o'zaro ta'sirlar bilan birlashtirish. Gravitatsiyadan tashqari barcha o'zaro ta'sirlar kvant fizikasi qonunlariga bo'ysunadi - bu kvant nazariyasi. Barcha zarralar ma'lum bir maydonning kvantlari. Kvant tortishish kuchi uni yaratish mumkin bo'lmaguncha hali mavjud emas. Xato qilishimizning sababi nima, nimani tushunmayapmiz - bularning barchasi hanuzgacha sir bo'lib qolmoqda. Ammo allaqachon aniqlangan asosiy o'zaro ta'sirlar soni, ehtimol, qandaydir birlashtirilgan sxema mavjudligini ko'rsatadi.