Номер 3, страница 356 - гдз по физике 11 класс учебник Мякишев, Буховцев

Глава 13. Элементарные частицы. Параграф 95. Три этапа в развитии физики элементарных частиц. Обсудить в классе - номер 3, страница 356.

Условие.

Какими из типов взаимодействия мы пренебрегаем при рассмотрении движения планет, электронов в атоме, и какими — при рассмотрении частиц в ядре?

Решение.

Решение 2.

Для ответа на этот вопрос необходимо рассмотреть четыре фундаментальных взаимодействия, существующих в природе, а также их относительную силу и радиус действия в различных масштабах:

• Гравитационное взаимодействие: самое слабое из всех, действует на любые тела, обладающие массой, имеет бесконечный радиус действия.
• Электромагнитное взаимодействие: значительно сильнее гравитационного, действует на электрически заряженные частицы, имеет бесконечный радиус действия.
• Сильное ядерное взаимодействие: самое мощное из всех взаимодействий, действует между кварками (составными частями протонов и нейтронов), но имеет очень малый радиус действия (порядка размера атомного ядра).
• Слабое ядерное взаимодействие: слабее сильного и электромагнитного, но сильнее гравитационного. Ответственно за некоторые виды радиоактивного распада и имеет чрезвычайно малый радиус действия.

При рассмотрении движения планет

Движение планет в Солнечной системе определяется преимущественно одним типом взаимодействия — гравитационным. Планеты обладают огромной массой, поэтому гравитационное притяжение между ними и Солнцем является доминирующей силой. Остальными взаимодействиями можно пренебречь по следующим причинам:

• Электромагнитное взаимодействие: Планеты и звезды в целом являются электрически нейтральными объектами, поэтому суммарная электромагнитная сила между ними пренебрежимо мала по сравнению с гравитационной.
• Сильное и слабое ядерные взаимодействия: Эти взаимодействия имеют радиус действия, сопоставимый с размерами атомного ядра (около $10^{-15}$ м). На астрономических расстояниях между планетами они никак не проявляются.

Таким образом, при рассмотрении движения планет мы пренебрегаем электромагнитным, сильным и слабым взаимодействиями.

Ответ: при рассмотрении движения планет пренебрегают электромагнитным, сильным и слабым взаимодействиями.

При рассмотрении движения электронов в атоме

Взаимодействие электронов с атомным ядром, которое определяет их движение в атоме, носит в основном электромагнитный характер. Электрон имеет отрицательный заряд, а ядро — положительный, и сила их кулоновского притяжения удерживает электрон в атоме. Другими взаимодействиями пренебрегают:

• Гравитационное взаимодействие: Массы электрона и нуклонов (протонов и нейтронов) чрезвычайно малы. Гравитационное притяжение между электроном и ядром на много порядков (примерно в $10^{39}$ раз для атома водорода) слабее электромагнитного, поэтому им полностью пренебрегают.
• Сильное ядерное взаимодействие: Электроны (относящиеся к классу лептонов) не участвуют в сильном взаимодействии. Оно действует только на кварки и, соответственно, на адроны (протоны и нейтроны).
• Слабое ядерное взаимодействие: Это взаимодействие имеет очень короткий радиус действия и значительно слабее электромагнитного. Оно проявляется в процессах радиоактивного распада, но на структуру электронных оболочек стабильного атома не влияет.

Таким образом, при описании движения электронов в атоме пренебрегают гравитационным, сильным и слабым взаимодействиями.

Ответ: при рассмотрении движения электронов в атоме пренебрегают гравитационным, сильным и слабым взаимодействиями.

При рассмотрении частиц в ядре

В атомном ядре на очень малых расстояниях действуют три из четырех фундаментальных взаимодействий. Частицы в ядре (нуклоны — протоны и нейтроны) удерживаются вместе благодаря сильному ядерному взаимодействию, которое противостоит электромагнитному отталкиванию между положительно заряженными протонами. Слабое взаимодействие играет ключевую роль в процессах превращения протонов в нейтроны и наоборот (например, при бета-распаде), обеспечивая стабильность ядер. Единственное взаимодействие, которое совершенно не оказывает влияния на процессы в ядре, — это гравитационное.

• Гравитационное взаимодействие: Из-за ничтожно малых масс нуклонов гравитационные силы между ними примерно в $10^{36}$ раз слабее электромагнитных сил и еще слабее по сравнению с сильным ядерным взаимодействием. Поэтому им всегда пренебрегают.

Таким образом, при рассмотрении частиц в ядре пренебрегают только гравитационным взаимодействием.

Ответ: при рассмотрении частиц в ядре пренебрегают гравитационным взаимодействием.