Мир вокруг нас

Этэрнус

Электрическое поле — свойственно практически всем видам элементарных частиц. (Электрического поля, однако, лишены, например, такие частицы как нейтрино, а в других частицах, даже если они имеют нулевой заряд, например, как нейтрон, заряды электрических полей (у кварков) — скомпенсированы, но не отсутствуют).

Гравитационные поля

Гравитация, как и электричество — известна человеку, можно сказать, с незапамятных времён. Классически (по Аристотелю), она объяснялась весом предметов, как стремлением их к своему естественному месту в Мире: для предметов из элемента

земли — это центр Земли, а для воды — земная поверхность, для воздуха же — место над поверхностью (атмосфера), и т. д. В связи с этим, долгое время существовало также заблуждение, что тяжёлые тела (в которых элемента земли — больше) — падают быстрее, что было, в последующем, опровергнуто.

В Новое время, как уже говорилось, гравитация могла пониматься двояко: либо как истинно дальнодействующая сила, т. е. сила, действующая через пустоту (в отличие от всех других сил в природе, известных на то время (кроме электричества и магнетизма)), либо предполагающая механизм — эфирное объяснение (умозрительное).

И лишь в 19-м — начале 20-го веков, с окончательным устранением эфира из окружающего Мира, гравитация — стала общепризнанно рассматриваться как поле.

Гравитационные поля, в отличие от электрических и магнитных — имеют всего один тип заряда — притягивающий (положительный), т. е. гравитация — всегда приводит к взаимному притяжению объектов. Антигравитация же (т. е. отрицательный гравитационный заряд) — науке неизвестна.

Своё гравитационное поле — имеется у всех объектов, в т. ч. у каждой элементарной частицы.

Элементарное гравитационное поле (= свойственное любой отдельной элементарной частице) — всегда на много порядков слабее элементарного электрического и магнитного полей. Поэтому в процессах, происходящих в микромире, влиянием гравитационных полей, как правило — можно полностью пренебречь.

Однако на уровне планет, и на более высоких уровнях вещества Мироздания, гравитационное поле — становится играющим главную роль. Это как раз следствие того, что гравитационные поля, хоть и являются самыми слабыми полями, известными в природе, но складываясь, их всегда положительные (притягивающие) заряды — не компенсируются, а суммируются, что приводит, в макромасштабе — к возникновению весьма значимых, по напряжённости, полей (например, гравитационное поле Солнца, обладающее, как целое — огромной силой).

Поля 20-го века

Поле — странное и удивительное явление. А поля 20-го века (ядерные, слабые и глюонные) — ещё более странные. Эти поля, как увидим — сильно отличаются, по своим частным свойствам, от полей 19-го века. Во многом, поэтому — они стали известны лишь в 20-м веке.

Итак, рассмотрим их, по порядку:

Ядерные поля

Благодаря ядерным, или сильным полям — существуют ядра атомов. Сильное (= ядерное) поле — способно притягивать протоны и нейтроны друг к другу, потому что они обладают т. н. сильными зарядами (т. е. сильными полями).

Известно, что протоны — отталкиваются друг от друга своими электрическими зарядами, а в ядре атома, из-за ничтожных расстояний между протонами, напряжённость электрических полей огромна. Сила электрического отталкивания протонов, соответственно — оказывается очень велика. Считается, что сильные поля — примерно в сто раз сильнее притягивают протоны друг к другу в ядре, нежели те электрически отталкиваются друг

от друга. Протоны в ядре — т. о. оказываются накрепко связанными сильными (= ядерными) полями. Получается, что не зря эти поля названы сильными: ядерное поле, по сравнению с другими видами полей — действительно обладает выдающейся силой.

Однако это поле — имеет и некоторую ущербность: сила действия (напряжённость) ядерного поля — падает с расстоянием во много раз быстрее, чем у полей 19-го века: Если напряжённость гравитационных, электрических и магнитных полей — снижается с расстоянием одинаково медленно (обратно пропорционально квадрату расстояния), то сильное (ядерное) поле — ослабевает по иному закону (быстрее), и уже на расстоянии, большем, примерно, ничтожных 10^–13 см, сила (напряжённость) сильного поля — оказывается меньшей, чем у электрического и магнитного полей, где они — становятся т. о. преобладающими, а ядерное поле перестаёт играть значимую роль.

Поэтому, например, ядра соседних атомов, сильными полями — не взаимодействуют (или по крайней мере, такое взаимодействие — пренебрежимо мало).

Чтобы ядра провзаимодействовали (т. е. вступили в ядерную реакцию), их нужно сблизить примерно до 10^–13 см, чему препятствуют значительные силы электрического отталкивания между ядрами. Поэтому ядерные реакции могут идти, в естественных условиях, лишь в недрах звёзд (и т. п. условиях) — т. е. при огромных давлениях и температурах (= при больших скоростях сталкивающихся ядер).

Итак, в общем, сильное (ядерное) поле — является по-настоящему сильным лишь при условии крайне малых расстояний между взаимодействующими элементарными частицами / ядрами, обладающими этими полями. Сильные поля значимо действуют лишь в масштабах внутренней структуры ядра (т. е. масштабах 10^–13 см). Эти масштабы — на много порядков меньше размера атома (атомное ядро, как правило, в десятки тысяч раз меньше атома).

Среди элементарных частиц, сильным видом полей — обладают, помимо протонов и нейтронов, все элементарные частицы, состоящие из кварков, т. е. т. н. составные, или сложные элементарные частицы (гипероны, резонансы и т. п.), которые рассмотрим несколько позже. (Поэтому возможны, например, т. н. гиперядра (= содержащие гипероны, вместо протонов или нейтронов, и быстро распадающиеся)).

Сильных полей — лишены т. н. фундаментальные, или простые элементарные частицы (т. е. не состоящие из кварков) — электроны, нейтрино и т. п. На эти частицы, сильные поля — не действуют (эти частицы не несут соответствующего заряда, т. е. сильных полей).

Ещё одно свойство сильного поля — в том, что оно, подобно гравитационному полю, никогда не бывает отталкивающим, т. е. сильный заряд — всегда только притягивающий. Антисильного поля — науке неизвестно (даже у частиц т. н. антивещества).

Сильное поле обладает также удивительным свойством насыщаемости (отдалённо напоминающей насыщаемость химических связей): например, один протон / нейтрон — может притянуть лишь ограниченное число соседних частиц в ядре.

Это, в принципе, всё основное, что известно в рамках теории поля, о сильном (ядерном) виде полей. (Более продвинутые представления о полях — имеются в рамках квантовой механики и теории относительности, которые рассмотрим чуть позже).

Слабые поля