ЭЛЕКТРОМАГНИ́ТНОЕ ВЗАИМОДЕ́ЙСТВИЕ
-
Рубрика: Физика
-
-
Скопировать библиографическую ссылку:
ЭЛЕКТРОМАГНИ́ТНОЕ ВЗАИМОДЕ́ЙСТВИЕ, одно из четырёх фундаментальных взаимодействий элементарных частиц, в котором принимают участие все частицы, обладающие электрич. зарядом. Элементарным актом Э. в. является обмен квантом электромагнитного поля – фотоном. Сила взаимодействия частиц пропорциональна произведению их электрич. зарядов и для неподвижных частиц описывается Кулона законом. Т. к. масса фотона равна нулю, радиус действия Э. в. бесконечен: Э. в. проявляется как на межатомных, так и на галактич. расстояниях. Определяющий параметр, характеризующий силу Э. в., – тонкой структуры постоянная α=е2/(4πћc), где e – заряд электрона, ћ – постоянная Планка, с – скорость света. Численно α≈1/137, что приводит к подавлению многофотонных обменов пропорционально степеням α.
Фотоны, являясь переносчиками Э. в., не имеют электрич. заряда и не взаимодействуют друг с другом. В стандартной модели фундам. взаимодействий Э. в. считается частью электрослабых взаимодействий и при высоких энергиях перемешивается со слабыми взаимодействиями. При энергиях ниже порога нарушения электрослабой симметрии (порядка 100 масс протона) Э. в. рассматривается как самостоятельное взаимодействие. Заряженные частицы, участвующие в Э. в., удовлетворяют Дирака уравнению (для спина 1/2) или Клейна – Фока – Гордона уравнению (для спина 0).
Античастицы участвуют в Э. в. наряду с частицами и отличаются только знаком электрич. заряда. Электрич. заряд является сохраняющейся величиной и не меняется в процессах взаимодействия.
Э. в. описывается квантовой электродинамикой, экспериментально проверенной с точностью до 10–10 и справедливой до расстояний порядка 10–16 см. Примером, подтверждающим квантовую природу Э. в., служит фотоэффект, состоящий в испускании электронов веществом под действием электромагнитного излучения. При этом, согласно квантовой теории, макс. кинетич. энергия вырываемых светом электронов линейно возрастает с частотой света и не зависит от его интенсивности. На макроскопич. масштабах и при скоростях, много меньших скорости света, квантовые эффекты малы и справедливо классич. описание с помощью Максвелла уравнений.
Э. в. лежит в основе всех наблюдаемых макроскопич. электрич., магнитных и оптич. явлений, а также химич. процессов, происходящих в веществе. Подавляющее большинство сил в классич. механике – силы упругости, силы трения, силы поверхностного натяжения и др. – имеют электромагнитную природу. Благодаря Э. в. энергия Солнца достигает земной поверхности и создаёт основу жизни на Земле.