γ. Τα σωματίδια φορείς δυνάμεων

Οι διάφορες αλληλεπιδράσεις (συχνά ονομάζονται και δυνάμεις) που γνωρίζουμε σήμερα, με σειρά μειούμενης ισχύος, είναι: 1. η ισχυρή αλληλεπίδραση, 2. η ηλεκτρομαγνητική αλληλεπίδραση, 3. η ασθενής αλληλεπίδραση, 4. η βαρυτική αλληλεπίδραση. • Οι ισχυρές πυρηνικές δυνάμεις μεταξύ των νουκλεονίων του πυρήνα και γενικότερα μεταξύ των αδρονίων είναι αποτέλεσμα της ισχυρής αλληλεπίδρασης. • Οι δυνάμεις που αναπτύσσονται μεταξύ των φορτίων στα φαινόμενα του ηλεκτρισμού και του μαγνητισμού είναι αποτέλεσμα της ηλεκτρομαγνητικής αλληλεπίδρασης. • Η ασθενής αλληλεπίδραση είναι υπεύθυνη για τις διασπάσεις πολλών ασταθών σωματιδίων, για παράδειγμα των λεπτονίων. Είναι υπεύθυνη επίσης για την εκπομπή ηλεκτρονίων από τους πυρήνες, όπως θα δούμε στην επόμενη ενότητα 3.3. Η ασθενής αλληλεπίδραση είναι μικρής εμβέλειας, όπως και η ισχυρή, αλλά είναι πολύ ασθενέστερη. • Οι ελκτικές δυνάμεις μεταξύ μαζών που κυριαρχούν στο μακρόκοσμο είναι αποτέλεσμα της βαρυτικής αλληλεπίδρασης. Η σύγχρονη Φυσική εξηγεί όλες τις αλληλεπιδράσεις μεταξύ των σωματιδίων ως ανταλλαγή κάποιων άλλων σωματιδίων που τα θεωρεί φορείς των συγκεκριμένων αλληλεπιδράσεων. • Τα σωματίδια φορείς της ισχυρής αλληλεπίδρασης λέγονται γκλουόνια (gluons). • Τα σωματίδια φορείς της ηλεκτρομαγνητικής αλληλεπίδρασης είναι τα φωτόνια. Έτσι, για παράδειγμα, οι φυσικοί εξηγούν την αλληλεπίδραση μεταξύ δύο ηλεκτρονίων ως ανταλλαγή ενός φωτονίου που εκπέμπεται από το ένα και απορροφάται από το άλλο. • Τα σωματίδια φορείς της ασθενούς αλληλεπίδρασης είναι τα W+, W- και Ζο. • Κατ΄ αναλογία πιστεύουμε σήμερα ότι το σωματίδιο φορέας της βαρυτικής αλληλεπίδρασης είναι το βαρυτόνιο, χωρίς ακόμη να υπάρχουν θεωρητικές και πειραματικές ενδείξεις. Τα 6 quarks, τα 6 λεπτόνια, τα αντισωματίδιά τους και τα σωματίδια φορείς των αλληλεπιδράσεων αποτελούν σήμερα τις θεμελιώδεις οντότητες με τις οποίες η σύγχρονη Φυσική αντιλαμβάνεται και περιγράφει τις θεμελιώδεις αλληλεπιδράσεις και την εξέλιξη του κόσμου από τις αρχέγονες στιγμές της γέννησής του μέχρι σήμερα. Σήμερα, ύστερα από 15 δισεκατομμύρια χρόνια από τη γέννηση του Σύμπαντος, στην ύλη που παρατηρούμε υπάρχουν μόνο τα πιο σταθερά των στοιχειωδών σωματιδίων, δηλαδή τα up και down quarks, που συγκροτούν τα νουκλεόνια, τα ηλεκτρόνια, τα νετρίνα, και οι φορείς των αλληλεπιδράσεων.

Πίνακας 3.3 ΤΑ ΣΩΜΑΤΙΔΙΑ ΦΟΡΕΙΣ ΤΩΝ ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΩΝ Στοιχεία σωματιδίου φορέα της δύναμης Αλληλεπίδραση Ισχύς Εμβέλεια Όνομα Μάζα ηρεμίας Φορτίο Ισχυρή 60 περίπου (10-15m) Γκλουόνιο 0 0 Ηλεκτρομαγ/κή 1 άπειρη Φωτόνιο 0 0 Ασθενής 10-4 περίπου (10-18m) W+, W-, Zo 80,41GeV/c2 ±e 0 91,187GeV/c2 Βαρυτική 10-41 άπειρη Βαρυτόνιο 0 0

Οι αλληλεπιδράσεις αναφέρονται σε δύο quarks μέσα σε ένα νουκλεόνιο. Ο όρος ισχύς" αναφέρεται στο πόσο ισχυρότερες είναι οι διάφορες αλληλεπιδράσεις σε σχέση με την ηλεκτρομαγνητική αλληλεπίδραση που ελήφθη ως μονάδα σύγκρισης. Η "εμβέλεια" παριστάνει τη μέγιστη απόσταση στην οποία εκδηλώνεται κάθε αλληλεπίδραση.

Η ΑΡΧΑΙΟΛΟΓΙΑ ΤΟΥ ΣΥΜΠΑΝΤΟΣ Το χρονικό του Σύμπαντος σύμφωνα με το μοντέλο της θερμής μεγάλης έκρηξης. Μεγάλη έκρηξη 1032 βαθμοί 1027 βαθμοί 1015 βαθμοί 1010 βαθμοί 109 βαθμοί 3000 βαθμοί 18 βαθμοί 3 βαθμοί Kelvin 1 δευτερόλεπτο 3 λεπτά 300000 έτη 1 δισεκατομμ. έτη 15 δισεκατομμ. έτη 1043 δευτερόλεπτα 1034 δευτερόλεπτα 1010 δευτερόλεπτα Εικόνα από το βιβλίο του STEPHEN HAWKING "Το χρονικό του χρόνου".