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  电磁力的作用          【字体:
电磁力的作用
作者:佚名    文章来源:摘自《神通广大的粒子》    点击数:    更新时间:2006-4-5    
    再说电磁力,它是长程力。其原理和现代技术(如电动机、发电机和电子设备技术)中被应用的电磁原理完全一样。粒子的作用,就像一颗小电荷和小磁铁。它比强力小100倍。传递电磁力的粒子,叫光了。原子的形成、化学反应现象,也都是电磁力的作用。如两个氢原子,是这样形成氢分子的:两个氢原子远离时,都是电中性的。当靠近时,电的吸力大于电的斥力,抵消后仍有剩余的电的吸引力棗分子力。有了分子,世间的一切物质,就都诞生了。

关于弱力,比强力弱的多。作用距离最短,约10-16厘米。但弱力仍不能忽略。在某种意义上,它比强力更普遍。有些粒子,如电子不受强力影响,但受弱力影响。中子和核的放射性衰变,以及许多粒子的衰变,都是通过弱力发生的。传递弱力的粒子,叫中间玻色子。电子和中微子间的弱作用,通过交换Z0粒子实现。中子的β(β粒子即电子,因为是从原子核里放出的,给了个特别名称)衰变,是通过放出带电的中间玻色子来实现的:中子中的下夸克,放出中间玻色子W-变为上夸克,中子变成质子,W又衰变为β和反电子中微子Ve。

作用力的强弱,通常由作用过程发生的几率来表征。即作用力越强,作用过程发生的几率就越大。几率越大,意味着事件发生的时间越短。所以,弱作用力衰变粒子的平均寿命为10-10秒,而强作用力衰变粒子的平均寿命为10-23秒,其大小正好和力的强弱成反比。

最后谈谈引力。牛顿万有引力定律,是大家都熟悉的。只要有质量,引力就起作用,它与我们的生活息息相关。我们所以能呆在地球上,全靠引务的功劳。对粒子来讲,因质量很小,引力的相对作用可以忽略。虽然没有发现引力子,但引力波已被间接证实。这就为引力子的存在提供了基础。理论推出,引力子的电荷为0,质量也可能是0,自旋为2,是以光速C运动的玻色子。

以上说明,在强力作用下,夸克合成了核子,核子构成了原子核。在电磁力作用下,原子核和电子形成了原子,继而组成了分子。分子凝为各式各样的大块物质。这些物质在引力的作用下,形成了现在的宇宙及其运动状态。这四种力的综合作用,又决定着世界将来的演化。

但是,还有一个科学家历来关心的问题:力是通过什么方式起作用的?这对长程力,如万有引力尤其明显。作用力要发生作用,需要有媒介物的传递,即前面提到的传递粒子。这种传递粒子的科学名称,是场的量子。也就是说,引力靠引力场,在两个具有质量的物体之间发生作用。电磁力靠电磁场,在两个具有电(或磁)荷物体间发生作用。强力和弱力的作用,方式也是类似的。

为具体起见,以电磁场为例(因其场量子棗光子,已被彻底弄清),说明电磁力是怎样通过电磁场产生作用的。场是物质,但不同于由原子、分了组成的实体物质。电磁场的基本量子是光子,或叫光量子。带电粒子间传递电磁作用的过程,是交换光子的过程。光子是电磁场的基本作用量子。频率为υ的光子,携带能量E=hv(h是普朗克常数,其值为6.6×10-27尔格·秒),所以,交换光子的过程,也是交换能量的过程。由爱因斯坦质能关系式E=mc2(m代表质量)知道,交换能量的过程,也是交换质量的过程。这样看来,场传递相互作用的过程,是实实在在的,也是容易理解的。强力、弱力和引力,传递相互作用的过程,也是类似的。

(摘自《神通广大的粒子》

 

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