FY1: 12. Perusvuorovaikutukset

Perusvuorovaikutukset

Luonnon neljä perusvuorovaikutusta ovat gravitaatiovuorovaikutus, sähkömagneettinen vuororvaikutus, vahva vuorovaikutus ja heikko vuorovaikutus. Näiden avulla voidaan selittää kaikki vuorovaikutukset

Gravitaatiovuorovaikutus: vaikuttaa kaikkien kappaleiden välillä, luonteeltaaan aina vetävä, voimakkuus 10^-38

Sähkömagneettinen vuorovaikutus: vaikuttaa kaikkien sähköisten kappaleiden välillä, luontteltaan vetävä tai hylkivä, voimakkuus 10^-3 - 10^-2

Vahva vuorovaikutus: havaitaan atomin ytimessä, kvarkkien välillä. luonne yleensä vetävä, pitää atomin ytimen koossa, voimakkuus 1

Heikko vuorovaikutus: havaitaan kaikkien alkeishiukkasten välillä, aiheuttaa mm. radioaktiivista beetahajoamista, voimakkuus 10^-12 - 10^-5

Gravitaatiovuorovaikutus

F1 = F2 = G m1m2 / r^2 . F suoraanverrannollinen m1,m2 . F kääntäenverrannollinen 1/r^2

Massallisten kappaleiden välillä on gravitaatiovuorovaikutus, jonka kappaleet kokevat

Sähkömagneettinen vuorovaikutus

Kappaleiden sähköiset ja magneettiset ominaisuudetsaavat aikaan sähkömagneettisen vuorovaikutuksen

Sähkömagneettinen vuorovaikutus selittää sähköisen vuorovaikutus sekä magneettisen vuorovaikutuksen, jotka liittyvät vahvasti toisiinsa

Sähkömagneettinen vuorovaikutus selittää käytännössä kaikki luonnonilmiöt lukuunottamatta ydinreaktioita, ytimen rakennetta ja gravitaatiota

Sähköisesti varattujen kappaleiden välillä on sähköinen vuorovaikutus, joka ilmenee sähköisenä vetovoimana erimerkkisten varausten välillä tai sähköisenä hylkimisvoimana samanmerkkisten varausten välillä

Magneeteilla on etelä- ja pohjoiskohtio S- ja N-kohtio. Magneettinen vuorovaikutus ilmenee magneettien välillä vetovoimana erinimisten kohtioiden välillä tai hylkimisvoimana samannimisten kohtioiden välillä

Vahva vuorovaikutus

Atomin ytimessä on positiivisia protoneja ja neutraaleja neutroneja, Protonit hylkivät toisiaan sähköisesti, mutta ydin pysyy silti koossa --> oltava jokin sähköistä vuorovaikutusta voimakkaampi vuorovaikutus

Vahva vuorovaikutus pitää atomin ytimen koossa. Se vaikuttaa protonien ja neutronien muodostavien alkeishiukkasten, kvarkkien välisenä vetovoimana. Se ilmenee protonin ja neutronin ulkopuolella ydinvoimana, joka pitää ytimen koossa

Vahvan vuorovaikutuksen välittäjähiukkanen on gluoni

Protoni koostuu kahdest u- eli ylöskvarkista ja yhdestä d- eli alaskvarkista

Heikko vuorovaikutus

Heikko vuorovaikutus saa aikaan ydinten radioaktiivisen hajoamisen

Ydinten sanotaan olevan radioaktiivisia, jos ne hajoavat itsekseen kevyemmiksi ytimiksi lähettäen samalla säteilyä

Beettahajoamisessa ytimen neutroni muuttuu protoniksi tai protoni neutroniksi. Tällöin ytimestä lähtee suurinopeuksinen elektroni ja positroni sekä elektronin neutrio antineutriino

Heikon vuorovaikutuksen välittäjähiukksaia ovat kaksi W-bosonia ja yksi Z-bosoni