Las Interacciones Electrica Y Magnetica

interacciones fundamentales

En la física, interacciones fundamentales (A veces llamado fuerzas interactivas) Son las formas en que la más simple partículas en el universo interactúan entre sí. Una interacción es fundamental cuando no se puede describir en términos de otras interacciones.

Las cuatro interacciones fundamentales conocidas, todas ellas no en contacto con las fuerzas, Se electromagnetismo, fuerte interacción, interacción débil (También conocido como “fuerte” y “fuerza nuclear débil”) y gravitación. Con la posible excepción de la gravedad, estas interacciones por lo general se puede describir, en un conjunto de métodos de aproximación de cálculo conocido como perturbación de la teoría, Por ser mediada por el intercambio de bosones de norma entre las partículas. Sin embargo, hay situaciones en que la teoría de perturbaciones no describe adecuadamente los fenómenos observados, tales como estados ligados y solitones.

Información general

En el modelo conceptual de las interacciones fundamentales, la materia consiste en fermiones, Que llevan propiedades llamada cargos y vuelta ±1⁄2 (Intrínseco momento angular ±ħ/ 2, donde h es la reducción constante de Planck). Ellos atraen o se repelen entre sí mediante el intercambio de bosones.

La interacción de un par de fermiones en la teoría de perturbaciones se puede modelar la siguiente manera:

Dos fermiones ir → interacción por el intercambio de bosones → Dos fermiones cambiado salir.

El intercambio de los bosones siempre lleva energía y impulso entre los fermiones, cambiando así su velocidad y dirección. El cambio también puede transportar una carga entre los fermiones, el cambio de los cargos de los fermiones en el proceso (por ejemplo, los convierten de un tipo de fermión a otro). Dado que los bosones de llevar a una unidad de momento angular, la dirección de rotación de los fermiones le dará la vuelta de +1⁄2 a −1⁄2 (O viceversa) durante este intercambio (en unidades de la reducir la constante de Planck).

Porque se produce una interacción en fermiones atracción y repulsión entre sí, un viejo término de “interacción” es fuerza.

De acuerdo con el entendimiento de la actualidad, hay cuatro interacciones o fuerzas fundamentales: gravitación, electromagnetismo, La interacción débil, Y el fuerte interacción. Su magnitud y comportamiento varían mucho, según se describe en la tabla de abajo. Moderno la física trata de explicar todos los observados fenómeno físico por estas interacciones fundamentales. Por otra parte, reducir el número de diferentes tipos de interacción se ve como deseable. Dos ejemplos de ello son los unificación de:

Eléctrica y fuerza magnética en el electromagnetismo;

La interacción electromagnética y la interacción débil en el interacción electrodébil, Véase más adelante.

Tanto la magnitud (“fuerza relativa”) y “amplia”, que figura en la tabla, sólo tienen sentido dentro de un marco teórico bastante complejo. También debe tenerse en cuenta que la tabla de abajo muestra las propiedades de un esquema conceptual que está siendo objeto de investigación en curso.

El moderno (perturbativos) la mecánica cuántica Habida cuenta de las fuerzas fundamentales que no sea la gravedad es que las partículas de la materia (fermiones) No interactúan directamente entre sí, sino que llevan una carga, y el intercambio partículas virtuales (bosones de norma), Que son los portadores de la interacción o mediadores de la fuerza. Por ejemplo, fotones mediar en la interacción de cargas eléctricas, Y gluones mediar en la interacción de cargas de color.

Las interacciones

Gravitación

Gravitación es con mucho la más débil de las cuatro interacciones. Por lo tanto, siempre es ignorado cuando se hace la física de partículas. La debilidad de la gravedad puede ser fácilmente demostrado con la suspensión de un alfiler con un simple imán (como un imán de nevera). El imán es capaz de mantener el pin en contra de la atracción gravitatoria de la Tierra entera.

Sin embargo, la gravedad es muy importante para los objetos macroscópicos y en distancias macroscópicas por las siguientes razones. Gravitación:

Es la única interacción que actúa sobre todas las partículas tienen masa;

tiene un alcance infinito, como el electromagnetismo, pero a diferencia de la interacción fuerte y débil;

no puede ser absorbido, transformado, o protegidos contra;

siempre atrae y repele nunca.

A pesar de que el electromagnetismo es mucho más fuerte que la gravitación, la atracción electrostática no es relevante para los grandes cuerpos celestes, como planetas, estrellas y galaxias, simplemente porque estos organismos contienen el mismo número de protones y electrones y por tanto tienen una carga eléctrica neta igual a cero. Nada “cancela” la gravedad, ya que solo es atractiva, a diferencia de las fuerzas eléctricas que puede ser atractivo o repulsivo. Por otra parte, todos los objetos que tienen masas están sujetas a la fuerza gravitacional, que sólo atrae. Por lo tanto, sólo importa la gravitación en la estructura a gran escala del universo.

El largo alcance de la gravedad hace que sea responsable de tales fenómenos a gran escala como la estructura de las galaxias, agujero negro, Y el expansión del universo. Gravitación también explica los fenómenos astronómicos en escalas más modestas, como planetarios órbitas, Así como la experiencia cotidiana: la caída de objetos, objetos pesados actúan como si estuvieran pegados al suelo, y los animales pueden saltar sólo tan alto.

La gravitación es la primera interacción que se describirá matemáticamente. En la antigüedad, Aristóteles la hipótesis de que objetos de diferentes masas caen a un ritmo diferente. Durante el Revolución Científica, Galileo Galilei determinado experimentalmente que este no era el caso - descuidar la fricción debido a la resistencia del aire, todos los objetos de acelerar hacia la Tierra a la misma velocidad. Isaac Newton’S ley de la Gravitación Universal (1687) fue una buena aproximación del comportamiento de la gravitación. Nuestra comprensión actual de la gravitación se debe a Albert Einstein’S Teoría de la Relatividad de 1915, una más precisa (especialmente para cosmológica masas y distancias) la descripción de la gravitación en términos de la geometría de espacio-tiempo.

La fusión de la relatividad general y la mecánica cuántica (O teoría cuántica de campos) En una teoría más general de la gravedad cuántica es un área de investigación activa. Es la hipótesis de que la gravitación es mediado por un sin masa de espín 2 partícula llamada gravitón.

A pesar de la relatividad general ha sido confirmado experimentalmente (por lo menos, en el campo o debilidad Post-newtoniana caso) en todos menos en las escalas más pequeñas, no son teorías rivales de la gravitación. Las tomadas en serio por la comunidad de la física son elementos que reducen a la relatividad general en un límite, y el enfoque de trabajo de observación es el establecimiento de limitaciones en lo que las desviaciones de la relatividad general son posibles.

Interacción electrodébil

Electromagnetismo y interacción débil parecen ser muy diferentes a las cotidianas bajas energías. Ellos pueden ser modelados usando dos diferentes teorías. Sin embargo, por encima de la unificación de la energía, del orden de 100 GeV, Que se fusionarían en una sola fuerza electrodébil.

La teoría electrodébil es muy importante para los modernos cosmología, En particular sobre cómo la universo evolucionado. Esto se debe a que poco después de la Big Bang, La temperatura era de aproximadamente de más de 1015 K. la fuerza electromagnética y fuerza débil se fusionaron en una fuerza electrodébil combinado.

Para las contribuciones a la unificación de la interacción débil y electromagnética entre las partículas elementales, Abdus Salam, Sheldon Glashow y Steven Weinberg fueron galardonados con el Premio Nobel de Física en el año 1979.[2][3]

Electromagnetismo

Electromagnetismo es la fuerza que actúa entre con carga eléctrica partículas. Este fenómeno incluye la fuerza electrostática que actúa entre partículas cargadas en reposo, y el efecto combinado de eléctrica y magnética fuerzas que actúan entre partículas de carga en movimiento uno respecto al otro.

El electromagnetismo es infinita distancia como la gravedad, pero mucho más fuerte, por lo que describe casi todos los fenómenos macroscópicos de la experiencia cotidiana, que van desde la impenetrabilidad de los sólidos, fricción, arco iris, rayo, Y todos los dispositivos hechos por el hombre mediante corriente eléctrica, Tales como televisión, láseres, Y computadoras. Electromagnetismo fundamentalmente determina todos macroscópica, y el nivel atómico muchas, las propiedades de la elementos químicos, Incluidos todos los enlace químico.

Esto es más grande que lo que el planeta Tierra pesaría si pesaba sobre otra Tierra. Los núcleos en una jarra también se repelen los de los otros con la misma fuerza. Sin embargo, estas fuerzas de repulsión son canceladas por la atracción de los electrones en una jarra con los núcleos en la jarra de B y la atracción de los núcleos en la jarra de A con los electrones en la jarra de B, dando lugar a ninguna fuerza neta. La conclusión es clara: Las fuerzas electromagnéticas son tremendamente más fuerte que la gravedad, pero conspiran para cancelar tan perfectamente que, para grandes masas de gravedad puede dominar.

fenómenos eléctricos y magnéticos han sido observados desde la antigüedad, pero fue sólo en el siglo 19 que se descubrió que la electricidad y el magnetismo son dos aspectos fundamentales de la interacción misma. En 1864, ecuaciones de Maxwell había cuantificado con rigor esta interacción unificada. Maxwell’S teoría, se actualizan mediante cálculo vectorial, Es la teoría clásica del electromagnetismo, propicio para la mayoría de los fines tecnológicos.

La velocidad constante de la luz en el vacío (que habitualmente se describe con la letra “c”) se pueden derivar de las ecuaciones de Maxwell, que no sean incompatibles con la teoría de la relatividad especial. Einstein’S 1905 la teoría de la relatividad especial, Sin embargo, que se deriva de la observación de que la velocidad de la luz es constante sin importar la rapidez con que el observador está en movimiento, mostró que el resultado teórico implícito en las ecuaciones de Maxwell tiene profundas implicaciones mucho más allá de electro-magnetismo de la naturaleza misma del tiempo y el espacio.

En otro trabajo que partió desde la clásica electro-magnetismo, Einstein también explicó el efecto fotoeléctrico por la hipótesis de que la luz se transmite en cuantos, Que ahora llamamos fotones. Comenzando alrededor de 1927, Paul Dirac combinado la mecánica cuántica con la teoría relativista de la electromagnetismo. El trabajo posterior en la década de 1940, por Richard Feynman, Freeman Dyson, Julian Schwinger, Y Tomonaga Sin-Itiro, Completó esta teoría, que ahora se llama electrodinámica cuántica, Recibió la teoría del electromagnetismo. electrodinámica cuántica y la mecánica cuántica proporcionar una base teórica para el comportamiento electromagnético como túnel cuántico, En los que un determinado porcentaje del movimiento de partículas cargadas eléctricamente de manera que sería imposible en la teoría electromagnética clásica, que es necesario que todos los días los dispositivos electrónicos, tales como transistores para funcionar.

Interacción débil

La interacción débil o fuerza nuclear débil es responsable de algunos nucleares fenómenos como la desintegración beta. Electromagnetismo y la fuerza débil se entiende ahora que hay dos aspectos de un sistema unificado interacción electrodébil - Este descubrimiento fue el primer paso hacia la teoría unificada conocida como la Modelo Estándar. En la teoría de la interacción electrodébil, los portadores de la fuerza débil son las masivas bosones de norma llamado el Bosones W y Z. La interacción débil es la interacción sólo se conoce que no conserva la paridad, Es de izquierda a derecha asimétrica. La interacción débil, incluso viola CP simetría, pero que conservan CPT.

Interacción fuerte

La fuerte interacciónO la fuerza nuclear fuerte, Es la interacción más complicada, sobre todo por la forma en que varía con la distancia. A distancias mayores de 10 femtometers, La fuerza fuerte es prácticamente inobservable. Por otra parte, se mantiene sólo dentro de la núcleo atómico.

Después de que el núcleo fue descubierto en 1908, estaba claro que una nueva fuerza que se necesitaba para superar la electrostático repulsión, una manifestación del electromagnetismo, de la carga positiva protones. De lo contrario el núcleo no podría existir. Por otra parte, la fuerza tenía que ser lo suficientemente fuerte como para exprimir los protones en un volumen que es de 10−15 de la del átomo entero. En el corto alcance de esta fuerza, Hideki Yukawa predijo que se asoció con una partícula masiva, cuya masa es de aproximadamente 100 MeV.

El descubrimiento de 1947 de la pión marcó el comienzo de la era moderna de la física de partículas. Cientos de hadrones fueron descubiertos a partir de la década de 1940 a 1960, y un extremadamente complicada teoría de los hadrones como partículas que interaccionan fuertemente se ha desarrollado. Lo más notable:

Los piones se entiende que las oscilaciones de condensados de vacío;

John de jun Sakurai propuso la rho y omega bosones vectoriales que se partículas portadoras de fuerza de simetrías aproximadas de isospín y hipercarga;

Geoffrey Mastique, Edward K. Burdett y Steven Frautschi agrupan los hadrones más pesados en las familias que podrían entenderse como excitaciones de vibración y rotación de cadenas.

Si bien cada uno de estos enfoques ofrecen una visión profunda, ningún enfoque condujo directamente a una teoría fundamental.

Murray Gell-Mann junto con George Zweig propuso por primera vez fraccionalmente cargadas quarks en 1961. A lo largo de la década de 1960, diversos autores consideran teorías similares a la moderna teoría fundamental de la cromodinámica cuántica (QCD) como modelos simples para las interacciones de los quarks. El primero en la hipótesis de la gluones de la QCD se Han Moo-Young y Yoichiro Nambu, Que presentó el color del quark carga y la hipótesis de que podría estar asociado con un campo de fuerza-que lleva. En ese momento, sin embargo, era difícil ver cómo este modelo puede limitarse de forma permanente los quarks. Han y Nambu también se asigna cada color del quark una carga eléctrica entero, de modo que los quarks fueron acusados sólo marginalmente en promedio, y que no esperaban los quarks en su modelo de estar permanentemente confinado.

En 1971, Murray Gell-Mann y Harald Fritsch Han propuesto que el / color Nambu campo de gauge era la teoría correcta de las interacciones a corta distancia de los quarks fraccionalmente cargos. Un poco más tarde, David Gross, Frank Wilczek, Y David Politzer descubrió que esta teoría tenía la propiedad de libertad asintótica, Lo que les permite entrar en contacto con evidencia experimental. Llegaron a la conclusión que la QCD era la teoría completa de la interacción fuerte, correcto en todas las escalas de distancia. El descubrimiento de la libertad asintótica llevó la mayoría de los físicos a aceptar la QCD, ya que se puso de manifiesto que incluso las propiedades de larga distancia de las interacciones fuertes podrían ser compatibles con el experimento, si los quarks están permanentemente confinados.

Suponiendo que los quarks están confinados, Mikhail Shifman, Arkadi Vainshtein, Y San Valentín Zakharov fueron capaces de calcular las propiedades de los hadrones muchas bajas directamente de la QCD, con sólo unos pocos parámetros adicionales para describir el vacío. En 1980, Kenneth Wilson publicado cálculos informáticos basados en los principios básicos de la QCD, estableciendo, a un nivel de confianza equivale a la certeza, que la QCD limitaré quarks. Desde entonces, QCD se ha establecido la teoría de las interacciones fuertes.

QCD es una teoría de los quarks fraccionalmente cargadas interactuando por medio de 8 de partículas como fotones llamados gluones. Los gluones interactúan unos con otros, no sólo con los quarks, y en las largas distancias de las líneas de enfocar la fuerza en cadenas. De esta manera, la teoría matemática de la QCD no sólo explica cómo los quarks interactúan en distancias cortas, pero también el comportamiento de cadena como, descubierto por Chew y Frautschi, que se manifiestan en distancias más largas.

Más allá del Modelo Estándar

Muchos esfuerzos teóricos se han hecho para sistematizar las cuatro interacciones fundamentales existentes en el modelo de unificación electro-débil.

Teorías de Gran Unificación (GUT) son propuestas para demostrar que todas las interacciones fundamentales, aparte de la gravedad, se deben a una interacción única con simetrías que se descomponen en bajos niveles de energía. GUT predecir las relaciones entre las constantes de la naturaleza que no están relacionados en el SM. GUT también predicen indicador de la unificación de acoplamiento de la fuerza relativa de las fuerzas electromagnética, débil y fuerte, una predicción verificada en el LEP en 1991 para supersimétricas teorías.

Las teorías de todo, que integran entrañas con una teoría de la gravedad cuántica se enfrentan a un obstáculo mayor, porque no hay teorías de la gravedad cuántica, que incluyen la teoría de cuerdas, lazo de la gravedad cuántica, Y tuistor teoría han obtenido una amplia aceptación. Algunas teorías buscar un gravitón para completar la lista Modelo Estándar de las partículas portadoras de fuerza, mientras que otros, como la gravedad cuántica de bucles, hacen hincapié en la posibilidad de que el tiempo-espacio en sí mismo puede tener un aspecto cuántica a la misma.

Algunas teorías más allá del Modelo Estándar incluir una hipotética quinta fuerza, Y la búsqueda de esa fuerza es una línea continua de la investigación experimental en física. En supersimétricas teorías, hay partículas que adquieren sus masas sólo a través de efectos de última hora y las partículas de supersimetría estos, conocido como módulos puede mediar nuevas fuerzas. Otra razón para buscar nuevas fuerzas es el reciente descubrimiento de que la expansión del universo se está acelerando (también conocido como la energía oscura), Dando lugar a la necesidad de explicar un cero constante cosmológica, Y posiblemente a otras modificaciones de la relatividad general. Quinta fuerzas también se han sugerido para explicar fenómenos tales como violaciónes del PP, la materia oscura, Y flujo oscuro.

Fundamental interaction. (2011, January 17). In Wikipedia, The Free Encyclopedia. Retrieved 19:46, January 18, 2011, from http://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Fundamental_interaction&oldid=408376689

Las interacciones electricas y magneticas

interacción:’‘’ Un proceso en el cual una partícula decae o responde a una fuerza debida a la presencia de otra partícula (como en una colisión). También se llama así la propiedad subyacente de la teoría que causa tales efectos.

interacción débil:’‘’ La interacción responsable de todos los procesos en los cuales cambia el sabor, y por lo tanto reponsable de la inestabilidad de los quarks y leptones pesados, y de las partículas que los contienen. También han sido observadas interacciones débiles en las que no hay un cambio de sabor (o carga).

interacción electrodébil:’‘’ En el Modelo Standard las interacciones electromagnéticas y debiles están relacionadas (unificados); los físicos usan el término electrodébil para abarcar a las dos.

interacción electromagnética:’‘’ La interacción debida a la carga eléctrica, incluyendo las interacciones magnéticas.

interacción fundamental:’‘’ En el Modelo Standard las interacciones fundamentales son la fuerte, la electromagnética, las débil, y la interacción gravitacional. De acuerdo con la teoría existe al menos una interacción fundamental más, que es responsable de las masas de las partículas fundamentales. Cinco tipos de interacciones son los necesarios para explicar todos los fenómenos físicos observados.

interacción fuerte:’‘’ La interacción responsable de la ligadura de los quarks, antiquarks, y gluons para formar hadrones. Las interacciones fuertes residuales proveen la fuerza de ligadura nuclear.

interacción gravitacional:’‘’ La interacción entre partículas debida a su masa/energía.

interacción residual:’‘’ Interacción entre objetos que no portan una carga pero que están formados por constituyentes que sí tienen esa carga. Aunque algunas substancias químicas involucran iones eléctricamente cargados, la mayor parte de la química se debe a interacciones electromagnéticas residuales entre átomos eléctricamente neutros. La interacción residual fuerte entre protones y neutrones, debida a las cargas fuertes de sus quarks constituyentes, es la responsable de la ligadura del núcleo.

kaón (K):Un mesón formado por un quark extraño (strange) y un antiquark-up (o anti-down), o bien por un un antiquark-extraño y un quark up (o down).

leptón:Un fermión fundamental que no participa en las interacciones fuertes. Los leptones eléctricamente cargados son: los electrones (e), los muones (µ), las partículas tau (), y sus antipartículas. Los leptones eléctricamente neutros son llamados neutrinos ().

LHC:’‘’ El Gran Colisionador de Hadrones del laboratorio CERN en Génova, Suiza. El LHC colisionará protones contra protones, a energías en el centro de masa del orden de los 14 TeV. Cuando sea completado, en el año 2004, será el acelerador de partículas más poderoso del mundo. Se espera que permitirá descifrar muchos de los secretos de la física de partículas.

Fuente: Interacciones Electricas







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