42基本粒子间的相互作用

1、4.2、基本粒子间的相互作用421、 四种基本的相互作用 一切物质归根结底都是由基本粒 子组成的，基本粒子间的相互作用属于基本的相互作用，实践证明,基本的相互作用有四种：1、引力作用在宏观上 ,特别是对于天体 ,引力作用是极其重要的，但是 ,对于基本粒子来说 ,比起其他相互作用来 ,引力作用极其微弱 ,可不予以考 虑，2、弱相互作用 强度远小于电磁相互作用和强相互作用,存在于除光子外所有粒子之间的一种短程用用，3、电磁相互作用 直接存在于带电的粒子之间，4、强相互作用 存在于夸克之间，介子或重子之间的相互作用是夸 克间强相互作用的间接表现 ,核子之间的相互作用即核力属强相互作用，这四种的基本相

2、互作用 ,按由强到弱排列 ,它们的相对强度为 强相互作用 电磁相互作用 弱相互作用 引力相互作用10 210 141039正像电和磁是电磁相互分用的两个不同的表现方面一样,科学家们认为电磁和弱相互作用两者是电 - 弱相互作用的两个不同的表现方面，近年来,电弱统一的理论获得了成功，传递相互作用的粒子 相互作用的本质是什么呢？在电学部分,我们知道 ,带电粒子是通过电磁场传递力的，电磁场的传播就是电磁波,其量子是光子，所以 , 带电粒子是通过交换光子发生相互作用的，传递相互作用的粒 子又称媒介子，光子是一切带电粒子间电磁相互作用的媒介子，轻子之间不存在强相互作用，轻子或重子之间都存在弱相互作用，弱相

3、互作用的媒介子又称为中间玻尔色子或弱介子，理论预言有W、W 、和Z03种弱介子，它们的质量都很大，自旋都等于1,在本世纪80年代，这三种 媒介子先后被实验所证实，夸克之间存在强相互作用，强相互作用的媒介子称为胶子，胶子的静质量为0,电荷为0,自旋等于1,但带有色荷，夸克或胶子都没有被分离出来而直接观测到，为什么没有单个的夸克出现呢？理论上认为，夸克之间的相互作用随着夸克之间的距离增加而加大，以致巨大的撞击能量未分离开夸克，而产生了两个或三个夸克组成的强子，这个理论又称为夸克的禁闭理论，按照这个理论，单个夸克是不能从强子中分离出来的，§ 4、3 其他4. 3. 1、黑洞黑洞是指光子无法

4、脱离其引力，因而接收不到从它射出的光子，所以称为黑洞，hvm -2可以认为光子具有质量c2，设星体是一个质量为 M,半径为R的均匀球，则质量为 m的光子在星球表面所受到的引力为 MmM hvf G = GRR cc2a 一光子以光速c作半径为R的圆周运动的向心加速度R，当引力大于向心力时，光子不会外溢，即f>ma有：2G M hv hvc2 R2c2 R从上式可得Gmc2RcR Gm2Gm），可以认为 c c2就是黑洞的临界半径（从广义相对论所得结论为3对于太阳，可结算它演变成黑洞时的临界半径的数量级为10 m，假定我们所在的宇宙就是一个黑洞，即我们不可能把光反射到我们的宇宙之外，所以即使在宇宙之外还存在空间，还存在天体的话（这完全是一种假设），那么外面的天体看我们的宇宙就是一个“大黑洞，试从这一假定估算我们宇宙的半径，解 设宇宙质量为M,半径为R,则43M - R3 P3R Gm由于黑洞的临界半径为c2，23c 1226Rc （丁）110 m所以GP4. 3. 2、引力红移引力红移是指由于引力作用,我们观察星体的光比星体表面发射的光波变长，因此可见光波长最长的光是红光，也即光谱向红端移动，称为引力红移，根据广义相对论的等效性原理 ，引力质量和惯性质量是等价的，光子能量以及光子一地球系统的势能满足能量守恒定律,即光子的能量如引力势能为常数，而光