Електромагнітна взаємодія

План:

1 Короткий звіт основних формул класичної електродинаміки

Введення

Електромагнітна взаємодія - одне з чотирьох фундаментальних взаємодій. Електромагнітна взаємодія існує між частками, що володіють електричним зарядом ^[1]. З сучасної точки зору електромагнітна взаємодія між зарядженими частинками здійснюється не прямо, а тільки за допомогою електромагнітного поля.

З точки зору квантової теорії поля ^[2] електромагнітне взаємодія переноситься безмасові бозоном - фотоном (часткою, яку можна представити як квантове збудження електромагнітного поля). Сам фотон електричним зарядом не володіє, а значить не може безпосередньо взаємодіяти з іншими фотонами.

З фундаментальних частинок в електромагнітній взаємодії беруть участь також мають електричний заряд частинки: кварки, електрон, мюон і Тау-лептон (з ферміонів), а також заряджені калібрувальні $W ^ {\ pm}$ бозони.

Електромагнітна взаємодія відрізняється від слабкого ^[3] і сильного ^[4] взаємодії своїм дальнодействующих характером - сила взаємодії між двома зарядами спадає тільки як друга ступінь відстані (див.: закон Кулона). За таким же законом спадає з відстанню гравітаційна взаємодія. Електромагнітна взаємодія заряджених частинок набагато більше гравітаційного, і єдина причина, по якій електромагнітне взаємодія не виявляється з великою силою на космічних масштабах - електрична нейтральність матерії, тобто наявність у кожній області Всесвіту з високим ступенем точності рівних кількостей позитивних і негативних зарядів.

У класичних (неквантових) рамках електромагнітне взаємодія описується класичної електродинаміки.

1. Короткий звіт основних формул класичної електродинаміки

На провідник зі струмом, поміщений в магнітне поле, діє сила Ампера :

$\ Vec {F} _A = I \ cdot [\ Delta \ vec {l} \ times \ vec {B}]$

На заряджену частку, що рухається в магнітному полі, діє сила Лоренца :

$\ Vec {F} _L = q \ cdot [\ vec {V} \ times \ vec {B}]$

Примітки

У тому числі електромагнітне взаємодія і між електрично нейтральними в цілому частками (тобто, коли їх сумарний заряд нуль), але складові частини яких мають зарядами, так що взаємодія не зводиться до нуля, хоча і швидко зменшується з відстанню. Наприклад, нейтрон - нейтральна частинка, однак він містить у своєму складі заряджені кварки і тому бере участь в електромагнітній взаємодії (зокрема, має ненульовим магнітним моментом).
Розділ квантової теорії поля, що описує електромагнітне взаємодія носить назву квантової електродинаміки. Це зразковий, найбільш добре розроблений і піддається розрахунку розділ квантової теорії поля, і взагалі одна з найбільш успішних і точних - в сенсі експериментального підтвердження - областей теоретичної фізики.
Слабка взаємодія швидко убуває через масивності його переносника - векторного W або Z бозона.
Сильна взаємодія між кварками спадає з відстанню ще набагато повільніше, а точніше, судячи з усього, його сила взагалі з відстанню не спадає, а проте всі відомі частинки, які спостерігаються у вільному стані, нейтральні щодо "сильного заряду" - кольори - так як або зовсім не містять кварків, або включають кілька кварків, сума квітів яких нуль, тому в основному полі сильної взаємодії - глюони поле - зосереджено між "кольоровими" кварками - всередині складовою частинки, а його "залишкова частина", що розповсюджується зовні - дуже мала і швидко спадає.

Література

Ландау Л. Д., Ліфшиц Е. М. Короткий курс теоретичної фізики. У двох томах .. - М.: Наука, 1972. - Т. II. Квантова механіка. - 368 с.

Фундаментальні взаємодії
Сильна взаємодія Слабка взаємодія Електромагнітна взаємодія Гравітаційна взаємодія