อันตรกิริยาพื้นฐานและแบบจำลองมาตรฐาน

ทางลัด: ความแตกต่างความคล้ายคลึงกันค่าสัมประสิทธิ์การเปรียบเทียบ Jaccardการอ้างอิง

ความแตกต่างระหว่าง อันตรกิริยาพื้นฐานและแบบจำลองมาตรฐาน

อันตรกิริยาพื้นฐาน vs. แบบจำลองมาตรฐาน

อันตรกิริยาพื้นฐาน (fundamental interaction; บางครั้งก็เรียกว่า แรงพื้นฐาน) ในทางฟิสิกส์ คือวิธีการที่อนุภาคชนิดเรียบง่ายที่สุดในเอกภพกระทำต่อกันและกัน อันตรกิริยานั้นจะถือว่าเป็นอันตรกิริยาพื้นฐานเมื่อมันไม่สามารถอธิบายในรูปแบบอันตรกิริยาอื่นใดได้อีก มีอันตรกิริยาพื้นฐานอยู่ 4 ชนิดที่เรารู้จัก ได้แก่ แรงแม่เหล็กไฟฟ้า อันตรกิริยาอย่างเข้ม อันตรกิริยาอย่างอ่อน (บางครั้งก็เรียกว่า แรงนิวเคลียร์ชนิดเข้ม กับ แรงนิวเคลียร์ชนิดอ่อน) และแรงโน้มถ่วง แรงสามชนิดแรกนั้นสามารถอธิบายได้ในรูปแบบของกระบวนการคำนวณต่างๆ ด้วยทฤษฎีที่เรียกชื่อว่า perturbation theory โดยการพิจารณาการแลกเปลี่ยนโบซอนระหว่างอนุภาค ตารางต่อไปนี้แสดงข้อมูลเบื้องต้นเกี่ยวกับอันตรกิริยาแบบต่างๆ ค่าของแรงสัมพัทธ์และระยะที่มีผลที่แสดงในตารางนี้ จะมีความหมายก็ต่อเมื่ออยู่ในกรอบการพิจารณาทางทฤษฎีเท่านั้น พึงทราบด้วยว่าข้อมูลในตารางนี้อ้างอิงจากแนวคิดหลักซึ่งยังเป็นหัวข้อวิจัยที่กำลังดำเนินการอยู่ ในฟิสิกส์แผนใหม่ อันตรกิริยาระหว่างอนุภาคมักจะอธิบายได้ในรูปของการแลกเปลี่ยนหรือการคายและดูดกลืนแบบต่อเนื่องของอะไรบางอย่างที่เรียกอนุภาคสนาม (field particles) หรือ อนุภาคแลกเปลี่ยน (exchange particles) ในกรณีอันตรกิริยาไฟฟ้าอนุภาคสนามก็คือ โฟตอน (photon) ในภาษาของฟิสิกส์แผนใหม่เรากล่าวว่าแรงแม่เหล็กไฟฟ้ามีโฟตอนเป็นสื่อ (mediated) หรือพาหะ (carrier) และโฟตอนก็เป็นอนุภาคสนามของสนามแม่เหล็กไฟฟ้า เช่นกัน แรงนิวเคลียร์ก็มีสื่อเรียก      กลูออน (gluons) (ที่มีชื่อเช่นนี้ เพราะมัน “ยึดติด” นิวคลีออนไว้ด้วยกันเหมือนกาว) แรงอ่อนมีอนุภาคสนามเป็นสื่อ ชื่อ W และ Z โบซอน (bosons) และแรงโน้มถ่วงมีอนุภาคสนามเป็นพาหะเรียก      แกรวิตอน (gravitons) อันตรกิริยาเหล่านี้ พิสัยและความเข้มสัมพัทธ์ของมัน. แบบจำลองมาตรฐานของอนุภาคมูลฐาน ที่มีรุ่นตระกูลของสสารสามรุ่นโดยมี เกจโบซอน อยู่ในแถวที่สี่ และฮิกส์โบซอนอยู่ในแถวที่ห้า แบบจำลองมาตรฐาน (Standard Model) ของ ฟิสิกส์ของอนุภาค เป็นทฤษฎีหนึ่งที่เกี่ยวข้องกับปฏิสัมพันธ์ของนิวเคลียสที่เป็นแบบแม่เหล็กไฟฟ้า, ที่อ่อนแอ, และที่แข็งแกร่ง เช่นเดียวกับการแยกประเภทของอนุภาคย่อยของอะตอมที่เรารู้จักแล้วทั้งหมด มันถูกพัฒนาขึ้นในช่วงครึ่งหลังของศตวรรษที่ 20 ในฐานะที่เป็นความพยายามในความร่วมมือของนักวิทยาศาสตร์ทั่วโลก รูปแบบปัจจุบันได้รับการสรุปขั้นตอนสุดท้ายในช่วงกลางของทศวรรษที่ 1970 ภายใต้การยืนยันด้วยการทดลองของการดำรงอยุ่ของควาร์ก ตั้งแต่นั้นมา การค้นพบทอปควาร์ก (1995), เทานิวทริโน (2000), และเร็ว ๆ นี้ ฮิกส์โบซอน (2012), ได้เพิ่มเครดิตให้กับแบบจำลองพื้นฐาน เนื่องจากความสำเร็จของมันในการอธิบายความหลากหลายอย่างกว้างขวางของผลลัพธ์จากการทดลอง แบบจำลองพื้นฐานบางครั้งถูกพิจารณาว่าเป็น "ทฤษฏีของเกือบทุกสิ่ง" แม้ว่าแบบจำลองมาตรฐานจะถูกเชื่อว่าจะเป็นความสม่ำเสมอในทางทฤษฎีด้วยตัวมันเองก็ตาม และได้แสดงให้เห็นถึงความสำเร็จอย่างใหญ่หลวงและต่อเนื่องในการให้การคาดการณ์จากการทดลองที่ดี มันทิ้งปรากฏการณ์ที่อธิบายไม่ได้บางอย่างไว้ให้และมันให้ผลงานต่ำกว่าที่ประมาณการไว้ของการเป็นทฤษฎีที่สมบูรณ์แบบของการปฏิสัมพันธ์พื้นฐาน มันไม่ได้รวบรวมทฤษฎีที่สมบูรณ์ของแรงโน้มถ่วงSean Carroll, Ph.D., Cal Tech, 2007, The Teaching Company, Dark Matter, Dark Energy: The Dark Side of the Universe, Guidebook Part 2 page 59, Accessed Oct.

กลูออน

กลูออน (Gluon) เป็นอนุภาคมูลฐานที่ทำหน้าที่เป็นอนุภาคแลกเปลี่ยน (หรือเกจโบซอน) ของอันตรกิริยาอย่างเข้มระหว่างควาร์ก คล้ายกับการแลกเปลี่ยนโฟตอนในแรงแม่เหล็กไฟฟ้าระหว่างอนุภาคที่มีประจุ 2 ตัว เนื่องจากควาร์กนั้นประกอบกับขึ้นเป็นแบริออน และมีอันตรกิริยาอย่างเข้มเกิดขึ้นระหว่างแบริออนเหล่านั้น จึงอาจกล่าวได้ว่า แรงสี (color force) เป็นแหล่งกำเนิดของอันตรกิริยาอย่างเข้ม หรืออาจกล่าวว่าอันตรกิริยาอย่างเข้มเป็นเหมือนกับแรงสี ที่ครอบคลุมอนุภาคอื่นๆ มากกว่าแบริออน ตัวอย่างเช่น เมื่อโปรตอนและนิวตรอนดึงดูดกันและกันในนิวเคลียส เป็นต้น กล่าวในเชิงเทคนิค กลูออนก็คือเกจโบซอนแบบเวกเตอร์ที่เป็นตัวกลางของอันตรกิริยาอย่างเข้มของควาร์กในควอนตัมโครโมไดนามิกส์ (QCD) ซึ่งแตกต่างกับโฟตอนที่เป็นกลางทางไฟฟ้าของควอนตัมอิเล็กโตรไดนามิกส์ (QED) ตัวกลูออนเองนั้นมีประจุสี (color charge) ดังนั้นจึงมีส่วนอยู่ในอันตรกิริยาอย่างเข้มเพื่อทำหน้าที่เป็นตัวกลาง ทำให้การวิเคราะห์ QCD ทำได้ยากกว่า QED เป็นอย่างมาก.

กลูออนและอันตรกิริยาพื้นฐาน · กลูออนและแบบจำลองมาตรฐาน · ดูเพิ่มเติม »

อันตรกิริยาอย่างอ่อน

อิเล็กตรอนปฏินิวทรืโนอย่างละหนึ่งตัว ในฟิสิกส์ของอนุภาค อันตรกิริยาอย่างอ่อน (weak interaction) หรือบางครั้งเรียกกันทั่วไปว่า แรงนิวเคลียร์อย่างอ่อน (weak nuclear force) เป็นกลไกที่รับผิดชอบแรงอ่อนหรือแรงนิวเคลียร์อ่อน แรงนี้เป็นหนึ่งในสี่แรงพื้นฐาน่ของธรรมชาติที่รู้จักกันดีในการปฏิสัมพันธ์, แรงที่เหลือได้แก่อันตรกิริยาอย่างเข้ม, แรงแม่เหล็กไฟฟ้าและแรงโน้มถ่วง อันตรกิริยาอย่างอ่อนเป็นผู้รับผิดชอบต่อการสลายให้กัมมันตรังสีของอนุภาคย่อยของอะตอม และมันมีบทบาทสำคัญในปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิชชัน ทฤษฎีของอันตรกิริยาอย่างอ่อนบางครั้งเรียกว่าควอนตัม flavordynamics (QFD), คล้ายกับ QCD และ QED, แต่คำนี้ที่ไม่ค่อยได้ใช้เพราะแรงอ่อนเป็นที่เข้าใจกันดีที่สุดในแง่ของทฤษฎีไฟฟ้าอ่อน (electro-weak theory (EWT)) ในแบบจำลองมาตรฐานของฟิสิกส์ของอนุภาค อันตรกิริยาอย่างอ่อนเกิดจากการปล่อยหรือการดูดซึมของ W และ Z โบซอน อนุภาคทุกตัวในตระกูลเฟอร์มิออนที่รู้จักกันแล้วมีปฏิสัมพันธ์ต่อกันผ่านทางอันตรกิริยาอย่างอ่อน อนุภาคเหล่านั้นมีสปินครึ่งจำนวนเต็ม (หนึ่งในคุณสมบัติพื้นฐานของอนุภาค) พวกมันสามารถเป็นอนุภาคมูลฐานเช่นอิเล็กตรอนหรืออาจจะเป็นอนุภาคผสมเช่นโปรตอน มวลของ W+ W- และ Z โบซอน แต่ละตัวจะมีขนาดใหญ่กว่ามวลของโปรตอนหรือของนิวตรอนอย่างมาก สอดคล้องกับช่วงระยะทำการที่สั้นของแรงที่อ่อน แรงถูกเรียกว่าอ่อนเพราะความแรงของสนามในระยะทางที่กำหนดโดยทั่วไปจะมีขนาดเป็นเลขยกกำลังที่น้อยกว่าแรงนิวเคลียร์อย่างเข้มและแรงแม่เหล็กไฟฟ้ามาก ๆ ในช่วงยุคของควาร์ก แรงไฟฟ้าอ่อน (electroweak force) แยกออกเป็นแรงแม่เหล็กไฟฟ้​​าและแรงอ่อน ตัวอย่างที่สำคัญของอันตรกิริยาอย่างอ่อนได้แก่การสลายให้อนุภาคบีตา และการผลิตดิวเทอเรียมจากไฮโดรเจนที่จำเป็นเพื่อให้พลังงานในกระบวนการเทอร์โมนิวเคลียร์ของดวงอาทิตย์ เฟอร์มิออนส่วนใหญ่จะสลายตัวโดยอันตรกิริยาอย่างอ่อนไปตามเวลา การสลายตัวดังกล่าวยังทำให้การหาอายุด้วยวืธีเรดิโอคาร์บอน (radiocabon dating) มีความเป็นไปได้เมื่อคาร์บอน-14 สูญสลายผ่านอันตรกิริยาอย่างอ่อนกลายเป็นไนโตรเจน-14 นอกจากนี้มันยังสามารถสร้างสารเรืองแสงรังสี (radioluminescence) ที่ใช้กันทั่วไปในการส่องสว่างทริเทียม (tritium illumination) และในสาขาที่เกี่ยวข้องกับ betavoltaics ควาร์กเป็นผู้สร้างอนุภาคผสมเช่นนิวตรอนและโปรตอน ควาร์กมีหกชนิดที่เรียกว่า "ฟเลเวอร์" (flavour) ได้แก่ อัพ, ดาวน์, สเตรนจ์, ชาร์ม, ทอปและบอตทอม - ซึ่งเป็นคุณสมบัติของอนุภาคผสมเหล่านั้น อันตรกิริยาอย่างอ่อนเป็นหนึ่งเดียวในแง่ที่ว่ามันจะยอมให้ควาร์กสามารถที่จะสลับฟเลเวอร์ของพวกมันไปเป็นอย่างอื่นได้ ตัวอย่างเช่นในระหว่างการสลายตัวในอนุภาคบีตาลบ ดาวน์ควาร์กตัวหนึ่งสลายตัวกลายเป็นอัพควาร์ก เป็นการแปลงนิวตรอนให้เป็นโปรตอน นอกจากนี้อันตรกิริยาอย่างอ่อนยังเป็นปฏิสัมพันธ์พื้นฐานอย่างเดียวเท่านั้นที่ทำลายการสมมาตรแบบเท่าเทียมกัน และในทำนองเดียวกัน มันเป็นอย่างเดียวเท่านั้นที่ทำลาย CP-สมมาตร.

อันตรกิริยาพื้นฐานและอันตรกิริยาอย่างอ่อน · อันตรกิริยาอย่างอ่อนและแบบจำลองมาตรฐาน · ดูเพิ่มเติม »

อันตรกิริยาอย่างเข้ม

นืวเคลียสของอะตอมฮีเลียม โปรตอนสองตัวมีประจุเท่ากัน แต่ยังคงติดอยู่ด้วยกันเนื่องจากแรงของนิวเคลียสที่เหลือค้างอยู่ ในฟิสิกส์ของอนุภาค อันตรกิริยาอย่างเข้ม เป็นกลไกที่รับผิดชอบต่อแรงนิวเคลียสอย่างเข้ม (หรือบางครั้งเรียกกันทั่วไปว่า แรงอย่างเข้ม, แรงนิวเคลียร์อย่างเข้ม, หรือ แรงสี) ที่ดึงดูดอนุภาคควาร์กมากกว่าหนึ่งตัว ให้รวมกันอยู่ในรูปของโปรตอนและนิวตรอน ซึ่งเป็นส่วนประกอบสำคัญของอะตอมได้ อันตรกิริยาอย่างเข้มเป็นหนึ่งในสี่ของแรงพื้นฐานจากธรรมชาติที่รู้จักกันดี แรงที่เหลือได้แก่ อันตรกิริยาอย่างอ่อน, แรงแม่เหล็กไฟฟ้า และ แรงโน้มถ่วง ทั้ง ๆ ที่มันจะทำงานที่ระยะห่างเพียงหนึ่งเฟมโตเมตร (10-15 เมตร) มันก็เป็นแรงที่เข้มที่สุด คือประมาณ 100 เท่าของแรงแม่เหล็กไฟฟ้า, หนึ่งล้านเท่าของอันตรกิริยาอย่างอ่อน และ 1038 ของแรงโน้มถ่วง มันสร้างความมั่นใจในความเสถียรของสสารทั่วไป โดยการควบคุมพวกควาร์กให้รวมตัวกันเป็นอนุภาคแฮดรอน เช่นเป็นโปรตอนและนิวตรอน ซึ่งเป็นองค์ประกอบที่ใหญ่ที่สุดของมวลของสสารทั่วไป ยิ่งไปกว่านั้น ส่วนใหญ่ของมวล-พลังงานของโปรตอนหรือนิวตรอนที่พบทั่วไปจะอยู่ในรูปแบบของพลังงานสนามแรงอย่างเข้ม นั่นคือควาร์กแต่ละตัวจะมีส่วนประมาณ 1% ของมวล-พลังงานของโปรตอนเพียงหนึ่งตัวเท่านั้น.

อันตรกิริยาพื้นฐานและอันตรกิริยาอย่างเข้ม · อันตรกิริยาอย่างเข้มและแบบจำลองมาตรฐาน · ดูเพิ่มเติม »

แรงแม่เหล็กไฟฟ้า

ทความนี้ควรนำไปรวมกับ ทฤษฎีแม่เหล็กไฟฟ้า ในวิชา ฟิสิกส์ แรงแม่เหล็กไฟฟ้า คือแรงที่ สนามแม่เหล็กไฟฟ้า กระทำต่ออนุภาคที่มีประจุทางไฟฟ้า มันคือแรงที่ยึด อิเล็กตรอน กับ นิวคลิไอ เข้าด้วยกันใน อะตอม และยึดอะตอมเข้าด้วยกันเป็น โมเลกุล แรงแม่เหล็กไฟฟ้าทำงานผ่านการแลกเปลี่ยน messenger particle ที่เรียกว่า โฟตอน การแลกเปลี่ยน messenger particles ระหว่างวัตถุทำให้เกิดแรงที่รับรู้ได้ด้วยวิธีแทนที่จะดูดหรือผลักอนุภาคออกจากกันเพียงแค่นั้น การแลกเปลี่ยนจะเปลี่ยนคุณลักษณะของพฤติกรรมของอนุภาคที่แลกเปลี่ยนนั้นอีกด้ว.

อันตรกิริยาพื้นฐานและแรงแม่เหล็กไฟฟ้า · แบบจำลองมาตรฐานและแรงแม่เหล็กไฟฟ้า · ดูเพิ่มเติม »

โฟตอน

ฟตอน (Photon) หรือ อนุภาคของแสง เป็นการพิจารณาแสงในลักษณะของอนุภาค เนื่องจากในทางฟิสิกส์นั้น คลื่นสามารถประพฤติตัวเหมือนอนุภาคเมื่ออยู่ในสภาวะใดสภาวะหนึ่ง ซึ่งในทางตรงกันข้ามอนุภาคก็แสดงสมบัติของคลื่นได้เช่นกัน เรียกว่าเป็นคุณสมบัติทวิภาคของคลื่น-อนุภาค (wave–particle duality) ดังนั้นเมื่อพิจารณาแสงหรือคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าในลักษณะอนุภาค อนุภาคนั้นถูกเรียกว่า โฟตอน ทั้งนี้การพิจารณาดังกล่าวเกิดจากการศึกษาปรากฏการณ์โฟโตอิเล็กทริก ซึ่งเป็นปรากฏการณ์ที่โลหะปลดปล่อยอิเล็กตรอนออกมาเมื่อถูกฉายด้วยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า อย่างเช่น รังสีเอกซ์ (X-ray) อิเล็กตรอนที่ถูกปล่อยออกมาถูกเรียกว่า โฟโตอิเล็กตรอน (photoelectron) ปรากฏการณ์ดังกล่าวถูกเรียกอีกอย่างหนึ่งว่า Hertz Effect ตามชื่อของผู้ค้นพบ คือ นาย ไฮน์ริช เฮิร์ตซ์ โฟตอนมีปฏิยานุภาค คือ ปฏิโฟตอน (Anti-Photon) ซึ่งมีสปินเหมือนอนุภาคต้นแบบทุกประการ โฟตอนจึงเป็นปฏิยานุภาคของตัวมันเอง.

อันตรกิริยาพื้นฐานและโฟตอน · แบบจำลองมาตรฐานและโฟตอน · ดูเพิ่มเติม »