oddziaływania

oddziaływania,

jedno z podstawowych pojęć fizyki, które określa wzajemny wpływ stanu cząstki (lub ich układu) na stan innych cząstek (lub układów) oraz umożliwia ilościowy opis tych wpływów.

Dwa oddzielone od siebie układy mogą oddziaływać przez wytwarzane przez nie pola (pole fizyczne). Miarą siły oddziaływania jest tzw. stała sprzężenia; w rzeczywistości jest to bardzo powoli zmienna funkcja energii. Przy niewielkich energiach najsilniejszymi znanymi oddziaływaniami są oddziaływania silne, są to oddziaływania „kolorowych” kwarków przenoszone przez gluony; jednym z przejawów oddziaływań silnych są oddziaływania wiążące jądra atomowego (jądrowe siły). Oddziaływania elektromagnetyczne występujące między cząstkami obdarzonymi ładunkiem elektrycznym lub momentem magnetycznym są przenoszone przez kwanty pola elektromagnetycznego (foton). Oddziaływania słabe są odpowiedzialne m.in. za rozpady hadronów, w tym za rozpad β jąder atomowych (rozpad promieniotwórczy); ich nośnikiem są (odkryte 1983) bozony pośredniczące W^± i Z⁰ (jest to jedyne oddziaływanie, które nie zachowuje parzystości; pozwala na absolutne zdefiniowanie układu lewo- i prawoskrętnego). Oddziaływania elektromagnetyczne i słabe opisywane są w sposób zunifikowany jako oddziaływania elektrosłabe — teoria Glashowa–Weinberga–Salama (Nagroda Nobla 1979). Oddziaływania grawitacyjne powodują wzajemne przyciąganie wszystkich ciał; są przenoszone prawdopodobnie przez kwanty pola grawitacyjnego — grawitony; jest to najsłabsze ze znanych oddziaływań (odpychanie elektrostatyczne 2 protonów jest 10³⁶ razy silniejsze niż ich przyciąganie grawitacyjne). Oddziaływania różnią się od siebie czasem trwania wywoływanych przez nie procesów (dla oddziaływań silnych ok. 10^–24 s, dla oddziaływań elektromagnetycznych 10^–16 s, zaś dla oddziaływań słabych — ok. 10^–10 s), zasięgiem (zasięg oddziaływań słabych jest bardzo niewielki, ok. 10^–15 m, siły jądrowe są ograniczone do obszarów rzędu 10^–14 m; pozostałe oddziaływania mają zasięg nieskończony) oraz stopniem symetrii (liczbą zachowywanych liczb kwantowych). W opisie wszystkich oddziaływań podstawową rolę odgrywa tzw. symetria cechowania, czyli pewna ciągła grupa transformacji, które nie zmieniają sytuacji fizycznej — dla oddziaływań silnych jest to grupa SU(3), a dla oddziaływań elektrosłabych grupa SU(2) × U(1). Istnieje przypuszczenie, że przy wysokich energiach (ok. 10¹⁵ GeV) oddziaływania silne i elektrosłabe mogą być opisywane przez jedną dużą grupę cechowania (tzw. Grupa Wielkiej Unifikacji), natomiast przy jeszcze wyższych energiach (ok. 10¹⁸ GeV) wszystkie oddziaływania, włącznie z grawitacyjnymi, mogą być opisywane przez jednolitą teorię — jedynym kandydatem jest obecnie teoria strun (ogólniej teoria M).