Ele nu sunt incluse în numărul de interacțiuni fundamentale. Tipuri de interacțiuni

Multă vreme, omul a căutat să cunoască și să înțeleagă lumea fizică din jurul său. Se dovedește că toată varietatea infinită de procese fizice care au loc în lumea noastră poate fi explicată prin existența în natură a unui număr foarte mic de interacțiuni fundamentale. Interacțiunea lor unul cu celălalt explică aranjamentul ordonat corpuri cereștiîn Univers. Ele sunt „elementele” care mișcă corpurile cerești, generează lumină și fac viața însăși posibilă (vezi. Aplicație ).
Astfel, toate procesele și fenomenele din natură, fie că este vorba despre o cădere de măr, o explozie de supernovă, un salt de pinguin sau dezintegrarea radioactivă a substanțelor, apar ca urmare a acestor interacțiuni.
Structura substanței acestor corpuri este stabilă datorită legăturilor dintre particulele sale constitutive.

1. TIPURI DE INTERACȚIUNI

În ciuda faptului că materia conține un număr mare de particule elementare, există doar patru tipuri de interacțiuni fundamentale între ele: gravitaționale, slabe, electromagnetice și puternice.
Cel mai cuprinzător este gravitațională interacţiune . Toate interacțiunile materiale, fără excepție, sunt supuse acesteia - atât microparticule, cât și macrocorpi. Asta înseamnă că toată lumea este implicată particule elementare. Se manifestă sub forma gravitației universale. Gravitaţie (din latină Gravitas - greutate) controlează cele mai globale procese din Univers, în special, asigură structura și stabilitatea noastră sistemul solar. Conform conceptelor moderne, fiecare dintre interacțiuni apare ca urmare a schimbului de particule numite purtători ai acestei interacțiuni. Interacțiunea gravitațională se realizează prin schimb gravitonii .
, ca și gravitația, este de natură cu rază lungă de acțiune: forțele corespunzătoare se pot manifesta la distanțe foarte semnificative. Interacțiunea electromagnetică este descrisă de sarcini de un singur tip (electrice), dar aceste sarcini pot avea deja două semne - pozitiv și negativ. Spre deosebire de gravitație, forțele electromagnetice pot fi atât forțe atractive, cât și de respingere. Fizice și proprietăți chimice a diferitelor substanțe, materiale și țesutul viu însuși sunt determinate de această interacțiune. De asemenea, alimentează toate echipamentele electrice și electronice, de ex. conectează doar particulele încărcate între ele. Teoria interacțiunii electromagnetice în macrocosmos se numește electrodinamică clasică.
Interacțiune slabă mai puțin cunoscut în afara unui cerc restrâns de fizicieni și astronomi, dar acest lucru nu îi scade semnificația. Este suficient să spunem că dacă nu ar fi acolo, Soarele și alte stele s-ar stinge, pentru că în reacțiile care le asigură strălucirea, interacțiunea slabă joacă un rol foarte important. Interacțiunea slabă este cu rază scurtă: raza sa este de aproximativ 1000 de ori mai mică decât cea a forțelor nucleare.
Interacțiune puternică – cel mai puternic dintre toți ceilalți. Definește conexiunile numai între hadroni. Forțele nucleare care acționează între nucleonii dintr-un nucleu atomic sunt o manifestare a acestui tip de interacțiune. Este de aproximativ 100 de ori mai puternic decât energia electromagnetică. Spre deosebire de acesta din urmă (și de asemenea gravitațional), este, în primul rând, cu rază scurtă de acțiune la o distanță mai mare de 10–15 m (de ordinul mărimii nucleului), forțele corespunzătoare dintre protoni și neutroni, în scădere bruscă, încetează. să le lege unul de altul. În al doilea rând, poate fi descris satisfăcător doar prin intermediul a trei încărcături (culori) care formează combinații complexe.
Tabelul 1 prezintă în general cele mai importante particule elementare aparținând principalelor grupe (hadroni, leptoni, purtători de interacțiune).

Tabelul 1

Participarea particulelor elementare de bază la interacțiuni

Cea mai importantă caracteristică a unei interacțiuni fundamentale este domeniul său de acțiune. Raza de acțiune este distanța maximă dintre particule, dincolo de care interacțiunea lor poate fi neglijată (Tabelul 2). La o rază mică se numește interacțiunea cu acţiune scurtă , cu mare – rază lungă .

Tabelul 2

Principalele caracteristici ale interacțiunilor fundamentale

Interacțiunile puternice și slabe sunt pe distanță scurtă . Intensitatea lor scade rapid odată cu creșterea distanței dintre particule. Astfel de interacțiuni apar la o distanță scurtă, inaccesibile percepției simțurilor. Din acest motiv, aceste interacțiuni au fost descoperite mai târziu decât altele (abia în secolul al XX-lea) folosind configurații experimentale complexe. Interacțiunile electromagnetice și gravitaționale sunt pe distanță lungă . Astfel de interacțiuni scad lent odată cu creșterea distanței dintre particule și nu au o gamă finită de acțiune.

2. INTERACȚIUNEA CA O CONEXIUNE A STRUCTURILOR MATERIEI

În nucleul atomic, legătura dintre protoni și neutroni determină interacțiune puternică . Oferă o rezistență excepțională a miezului, care stă la baza stabilității substanței în condiții terestre.

Interacțiune slabă de un milion de ori mai puțin intens decât puternic. Acționează între majoritatea particulelor elementare situate la o distanță mai mică de 10-17 m unele de altele. Interacțiunea slabă determină descompunerea radioactivă a uraniului și reacțiile de fuziune termonucleară în Soare. După cum știți, radiația Soarelui este principala sursă de viață pe Pământ.

Interacțiune electromagnetică , fiind cu rază lungă de acțiune, determină structura materiei dincolo de intervalul interacțiunii puternice. Forța electromagnetică leagă electronii și nucleii din atomi și molecule. Combină atomi și molecule în diferite substanțe și determină procese chimice și biologice. Această interacțiune este caracterizată de forțe de elasticitate, frecare, vâscozitate și forțe magnetice. În special, repulsia electromagnetică a moleculelor situate la distanțe scurte provoacă o forță de reacție a solului, în urma căreia, de exemplu, nu cădem prin podea. Interacțiunea electromagnetică nu are un efect semnificativ asupra mișcării reciproce a corpurilor macroscopice masa mare, deoarece fiecare corp este neutru din punct de vedere electric, adică. conţine aproximativ acelasi numar sarcini pozitive și negative.

Interacțiune gravitațională direct proporțional cu masa corpurilor care interacționează. Datorită masei mici de particule elementare, interacțiunea gravitațională dintre particule este mică în comparație cu alte tipuri de interacțiune, prin urmare, în procesele microlumii, această interacțiune este nesemnificativă. Pe măsură ce masa corpurilor care interacționează crește (adică, pe măsură ce crește numărul de particule pe care le conțin), interacțiunea gravitațională dintre corpuri crește direct proporțional cu masa lor. În acest sens, în macrocosmos, când se ia în considerare mișcarea planetelor, stelelor, galaxiilor, precum și a mișcării micilor corpuri macroscopice în câmpurile lor, interacțiunea gravitațională devine decisivă. Ea ține atmosfera, mările și tot ce este viu și neviu pe Pământ, Pământul rotindu-se pe orbită în jurul Soarelui, Soarele în galaxie. Interacțiunea gravitațională joacă un rol major în formarea și evoluția stelelor. Interacțiunile fundamentale ale particulelor elementare sunt descrise folosind diagrame speciale, în care o particulă reală corespunde unei linii drepte, iar interacțiunea ei cu o altă particulă este reprezentată fie printr-o linie punctată, fie printr-o curbă (Fig. 1).

Diagrame de interacțiuni ale particulelor elementare

Conceptele fizice moderne ale interacțiunilor fundamentale sunt în mod constant rafinate. În 1967 Sheldon Glashow, Abdus SalamŞi Steven Weinberg a creat o teorie conform căreia interacțiunile electromagnetice și slabe sunt o manifestare a unei singure interacțiuni electroslabe. Dacă distanța de la o particulă elementară este mai mică decât raza de acțiune a forțelor slabe (10-17 m), atunci diferența dintre interacțiunile electromagnetice și cele slabe dispare. Astfel, numărul interacțiunilor fundamentale a fost redus la trei.

Teoria „Mării Uniri”.
Unii fizicieni, în special G. Georgi și S. Glashow, au sugerat că în timpul tranziției la energii mai înalte ar trebui să se producă o altă fuziune - unificarea interacțiunii electroslabe cu cea puternică. Schemele teoretice corespunzătoare sunt numite Teoria „Marea Unificare”. Și această teorie este în prezent testată experimental. Potrivit acestei teorii, care combină interacțiunile puternice, slabe și electromagnetice, există doar două tipuri de interacțiuni: unificate și gravitaționale. Este posibil ca toate cele patru interacțiuni să fie doar manifestări parțiale ale unei singure interacțiuni. Premisele unor astfel de presupuneri sunt luate în considerare atunci când discutăm despre teoria originii Universului (teoria Big Bang-ului). Teorie" Big bang” explică modul în care combinația dintre materie și energie a dat naștere stelelor și galaxiilor.

Interacțiunea în fizică este influența corpurilor sau a particulelor unul asupra celuilalt, ceea ce duce la o schimbare a mișcării lor.

Proximitate și acțiune la distanță lungă (sau acțiune la distanță). Au existat de mult timp două puncte de vedere în fizică despre modul în care corpurile interacționează. Primul dintre ei presupunea prezența unui agent (de exemplu, eterul), prin care un corp își transmite influența altuia, și cu o viteză finită. Aceasta este teoria acțiunii cu rază scurtă de acțiune. Al doilea a presupus că interacțiunea dintre corpuri are loc prin spațiul gol, care nu participă la transmiterea interacțiunii, iar transmisia are loc instantaneu. Aceasta este teoria acțiunii pe distanță lungă. Părea să fi câștigat în sfârșit după descoperirea de către Newton a legii gravitației universale. De exemplu, se credea că mișcarea Pământului ar trebui să conducă imediat la o schimbare a forței gravitaționale care acționează asupra Lunii. Pe lângă Newton însuși, conceptul de acțiune pe distanță lungă a fost mai târziu aderat de Coulomb și Ampere.

După descoperire și explorare câmp electromagnetic(vezi Câmp electromagnetic) teoria acțiunii la distanță lungă a fost respinsă, deoarece s-a dovedit că interacțiunea corpurilor încărcate electric nu este instantanee, ci cu o viteză finită (egală cu viteza luminii: c = 3.108 m/s) iar mișcarea uneia dintre sarcini duce la o schimbare a forțelor care acționează asupra altor sarcini, nu instantaneu, ci după un timp. A apărut o nouă teorie a interacțiunii pe distanță scurtă, care a fost apoi extinsă la toate celelalte tipuri de interacțiuni. Conform teoriei acțiunii cu rază scurtă de acțiune, interacțiunea se realizează prin câmpuri corespunzătoare care înconjoară corpurile și sunt distribuite continuu în spațiu (adică câmpul este intermediarul care transmite acțiunea unui corp către altul). Interacțiunea sarcinilor electrice - printr-un câmp electromagnetic, gravitație universală - printr-un câmp gravitațional.

Astăzi, fizica cunoaște patru tipuri de interacțiuni fundamentale care există în natură (în ordinea intensității crescânde): interacțiuni gravitaționale, slabe, electromagnetice și puternice.

Interacțiunile fundamentale sunt cele care nu pot fi reduse la alte tipuri de interacțiuni.

Interacțiunile fundamentale diferă în ceea ce privește intensitatea și gama de acțiune (vezi Tabelul 1.1). Raza de acțiune este distanța maximă dintre particule, dincolo de care interacțiunea lor poate fi neglijată.

După interval interacțiuni fundamentale Ele sunt împărțite în rază lungă (gravitațională și electromagnetică) și rază scurtă (slabă și puternică) (vezi Tabelul 1.1).

Interacțiunea gravitațională este universală: toate corpurile din natură participă la ea - de la stele, planete și galaxii până la microparticule: atomi, electroni, nuclee. Domeniul său de acțiune este infinit. Cu toate acestea, atât pentru particulele elementare ale microlumii, cât și pentru obiectele din macrolumi care ne înconjoară, forțele de interacțiune gravitațională sunt atât de mici încât pot fi neglijate (vezi Tabelul 1.1). Ea devine vizibilă odată cu creșterea masei corpurilor care interacționează și, prin urmare, determină comportamentul corpurilor cerești și formarea și evoluția stelelor.

Interacțiunea slabă este inerentă tuturor particulelor elementare, cu excepția fotonului. Este responsabil pentru majoritatea reactii nucleare dezintegrare și multe transformări ale particulelor elementare.

Interacțiunea electromagnetică determină structura materiei, conectând electroni și nuclei în atomi și molecule, combinând atomi și molecule în diferite substanțe. Determină procese chimice și biologice. Interacțiunea electromagnetică este cauza unor fenomene precum elasticitatea, frecarea, vâscozitatea, magnetismul și constituie natura forțelor corespunzătoare. Nu are un efect semnificativ asupra mișcării corpurilor macroscopice neutre din punct de vedere electric.

Interacțiunea puternică are loc între hadroni, care este ceea ce ține nucleonii în nucleu.

În 1967, Sheldon Glashow, Abdus Salam și Steven Weinberg au creat o teorie care combină forțele electromagnetice și cele slabe într-o singură forță electroslabă cu o rază de 10-17 m, în care distincția dintre interacțiunile slabe și cele electromagnetice dispare.

În prezent, a fost propusă teoria marii unificări, conform căreia există doar două tipuri de interacțiuni: unificate, care include interacțiuni puternice, slabe și electromagnetice și interacțiuni gravitaționale.

Există, de asemenea, presupunerea că toate cele patru interacțiuni sunt cazuri speciale de manifestare a unei singure interacțiuni.

În mecanică, acțiunea reciprocă a corpurilor unul asupra celuilalt este caracterizată de forță (vezi Forța). Mai mult caracteristica generala interacțiunea este energie potențială (vezi Energia potențială).

Forțele în mecanică sunt împărțite în gravitaționale, elastice și de frecare. După cum sa menționat mai sus, natura forțelor mecanice este determinată de interacțiunile gravitaționale și electromagnetice. Doar aceste interacțiuni pot fi considerate forțe în sensul mecanicii newtoniene. Interacțiunile puternice (nucleare) și slabe se manifestă la distanțe atât de mici încât legile mecanicii lui Newton și, odată cu ele, conceptul de forță mecanică, devin lipsite de sens. Prin urmare, termenul „forță” în aceste cazuri ar trebui perceput ca „interacțiune”.

Că diverse substanțe conțin destul de multe particule elementare, fundamentale interacțiuni fizice sunt reprezentate de patru tipuri: puternice, electromagnetice, slabe și gravitaționale. Acesta din urmă este considerat cel mai cuprinzător.

Toate macrocorpurile și microparticulele, fără excepție, sunt supuse gravitației. Absolut toate particulele elementare sunt supuse influenței gravitaționale. Se manifestă sub forma gravitației universale. Această interacțiune fundamentală controlează cele mai globale procese care au loc în Univers. Gravitația asigură stabilitatea structurală a sistemului solar.

Conform idei moderne, interacțiunile fundamentale apar din cauza schimbului de particule. Gravitația se formează prin schimbul de gravitoni.

Interacțiunile fundamentale - gravitaționale și electromagnetice - sunt de natură cu rază lungă. Forțele corespunzătoare se pot manifesta pe distanțe considerabile. Aceste interacțiuni fundamentale au propriile lor caracteristici.

Descris de sarcini de același tip (electrice). În acest caz, sarcinile pot avea atât un semn pozitiv, cât și unul negativ. Forțele electromagnetice, spre deosebire de (gravitație), pot acționa ca forțe de respingere și de atractivitate. Această interacțiune provoacă substanțe chimice și proprietăți fizice diverse substanțe, materiale, țesut viu. Forțele electromagnetice conduc atât echipamentele electronice, cât și cele electrice, conectând particulele încărcate între ele.

Interacțiunile fundamentale sunt cunoscute în afara unui cerc restrâns de astronomi și fizicieni în diferite grade.

În ciuda faptului că sunt mai puțin cunoscute (comparativ cu alte tipuri), forțele slabe joacă un rol important în viața Universului. Deci, dacă nu ar exista o interacțiune slabă, stelele și Soarele s-ar stinge. Aceste forțe sunt cu rază scurtă de acțiune. Raza este de aproximativ o mie de ori mai mică decât cea a forțelor nucleare.

Forțele nucleare sunt considerate cele mai puternice dintre toate. Interacțiunea puternică determină legăturile doar între hadroni. Forțele nucleare care acționează între nucleoni sunt manifestarea acestuia. de aproximativ o sută de ori mai puternic decât electromagnetic. Diferit de gravitațional (ca, de fapt, de electromagnetic), este cu rază scurtă de acțiune la o distanță mai mare de 10-15 m. În plus, poate fi descris folosind trei sarcini care formează combinații complexe.

Gama este considerată cea mai importantă caracteristică a interacțiunii fundamentale. Raza de acțiune este distanța maximă care se formează între particule. În afară de aceasta, interacțiunea poate fi neglijată. O rază mică caracterizează forța ca rază scurtă, o rază mare ca rază lungă.

După cum sa menționat mai sus, interacțiunile slabe și puternice sunt considerate pe rază scurtă. Intensitatea lor scade destul de repede pe măsură ce distanța dintre particule crește. Aceste interacțiuni se manifestă la distanțe mici inaccesibile percepției prin simțuri. În acest sens, aceste forțe au fost descoperite mult mai târziu decât celelalte (abia în secolul al XX-lea). În acest caz, au fost utilizate configurații experimentale destul de complexe. Tipurile gravitaționale și electromagnetice de interacțiuni fundamentale sunt considerate cu rază lungă. Ele se caracterizează printr-o scădere lentă pe măsură ce distanța dintre particule crește și nu sunt înzestrate cu o gamă finită de acțiune.

Abilitatea de a interacționa este cea mai importantă și integrală proprietate a materiei. Interacțiunile asigură unificarea diferitelor obiecte materiale ale mega-, macro- și microlumii în sisteme. Toate celebre stiinta moderna forțele se reduc la patru tipuri de interacțiuni, care se numesc fundamentale: gravitaționale, electromagnetice, slabe și puternice.

Interacțiune gravitațională a devenit pentru prima dată obiectul de studiu al fizicii în secolul al XVII-lea. Teoria gravitației lui I. Newton, care se bazează pe legea gravitației universale, a devenit una dintre componente mecanica clasica. Orice particulă materială este o sursă de influență gravitațională și o experimentează asupra ei însăși. Pe măsură ce masa crește, interacțiunile gravitaționale cresc, de exemplu. Cu cât este mai mare masa substanțelor care interacționează, cu atât forțele gravitaționale sunt mai puternice. Forțele gravitației sunt forțe de atracție. Interacțiunea gravitațională este cea mai slabă cunoscută în prezent. Forța gravitațională acționează pe distanțe foarte mari, intensitatea ei scade cu creșterea distanței, dar nu dispare complet. Se crede că purtătorul interacțiunii gravitaționale este particulele ipotetice graviton. În microlume, interacțiunea gravitațională nu joacă un rol semnificativ, dar în macro- și mai ales mega-procese ea joacă un rol principal.

Interacțiune electromagnetică a devenit subiect de studiu în fizica secolului al XIX-lea. Prima teorie unificată a câmpului electromagnetic a fost conceptul lui J. Maxwell. Interacțiunile electromagnetice există numai între particulele încărcate: câmp electric– între două particule încărcate staționare, magnetice – între două particule încărcate în mișcare. Forțele electromagnetice pot fi atât de atractivitate, cât și de respingere. Particulele probabil încărcate se resping, particulele cu încărcare opusă se atrag. Purtătorii acestui tip de interacțiune sunt fotonii. Interacțiunea electromagnetică se manifestă în micro-, macro- și mega-lumi.

La mijlocul secolului al XX-lea. a fost creat electrodinamică cuantică– teoria interacțiunii electromagnetice, care descrie interacțiunea particulelor încărcate - electroni și pozitroni. În 1965, autorii săi S. Tomanaga, R. Feynman și J. Schwinger au primit Premiul Nobel.

Interacțiune slabă a fost descoperit abia în secolul XX, în anii 60. construit teorie generală interacțiune slabă. Forța slabă este asociată cu dezintegrarea particulelor, astfel încât descoperirea ei a urmat numai după descoperirea radioactivității. Fizicianul W. Pauli a sugerat că în timpul procesului de dezintegrare radioactivă a unei substanțe, o particulă cu putere mare de penetrare este eliberată împreună cu un electron. Această particulă a fost numită mai târziu „neutrin”. S-a dovedit că, ca urmare a interacțiunilor slabe, neutronii care alcătuiesc nucleul atomic se descompun în trei tipuri de particule: protoni încărcați pozitiv, electroni încărcați negativ și neutrini neutri. Interacțiunea slabă este semnificativ mai mică decât interacțiunea electromagnetică, dar mai mare decât interacțiunea gravitațională și, spre deosebire de acestea, se răspândește pe distanțe mici - nu mai mult de 10-22 cm pentru o lungă perioadă de timp interacțiunea slabă nu a fost observată experimental. Purtătorii interacțiunii slabe sunt bosonii.

În anii 70 secolul XX a fost creată o teorie generală a interacțiunii electromagnetice și slabe, numită teoria interacțiunii electro-slabe. Creatorii săi S. Weinberg, A. Sapam și S. Glashow au primit în 1979 Premiul Nobel. Teoria interacțiunii electroslabe consideră două tipuri de interacțiuni fundamentale ca manifestări ale unei singure, mai profunde. Astfel, la distanțe mai mari de 10–17 cm, aspectul electromagnetic al fenomenelor predomină la distanțe mai scurte, atât aspectul electromagnetic cât și cel slab sunt la fel de importante; Crearea teoriei luate în considerare a însemnat că, unite în fizica clasică a secolului al XIX-lea, în cadrul teoriei Faraday–Maxwell, electricitatea, magnetismul și lumina, în ultima treime a secolului al XX-lea. completată de fenomenul de interacţiune slabă.

Interacțiune puternică a fost descoperit și abia în secolul al XX-lea. Reține protonii în nucleul unui atom, împiedicându-i să se împrăștie sub influența forțelor de respingere electromagnetice. Interacțiunea puternică are loc la distanțe de cel mult 10-13 cm și este responsabilă pentru stabilitatea nucleelor. Miezurile elementelor situate la capătul tabelului D.I. Mendeleev sunt instabili deoarece raza lor este mare și, în consecință, interacțiunea puternică își pierde din intensitate. Astfel de nuclee sunt supuse dezintegrarii, care se numește radioactiv. Interacțiunea puternică este responsabilă pentru educație nuclee atomice, doar particulele grele participă la el: protoni și neutroni. Interacțiunile nucleare nu depind de sarcina particulelor; purtătorii acestui tip de interacțiune sunt gluonii. Gluonii sunt combinați într-un câmp de gluoni (similar unui câmp electromagnetic), datorită căruia are loc interacțiunea puternică. În puterea sa, interacțiunea puternică le depășește pe celelalte cunoscute și este o sursă de energie enormă. Un exemplu de interacțiune puternică sunt reacțiile termonucleare din Soare și alte stele. Principiul interacțiunii puternice a fost folosit pentru a crea arme cu hidrogen.

Teoria interacțiunii puternice se numește cromodinamica cuantică. Conform acestei teorii, interacțiunea puternică este rezultatul schimbului de gluoni, care are ca rezultat conectarea quarcilor în hadroni. Cromodinamica cuantică continuă să se dezvolte, nu poate fi considerată încă un concept complet al interacțiunii puternice, dar are o bază experimentală solidă.

ÎN fizicii moderne Căutarea continuă pentru o teorie unificată care să explice toate cele patru tipuri de interacțiuni fundamentale. Crearea unei astfel de teorii ar însemna și construirea unui concept unificat de particule elementare. Acest proiect a fost numit „Marea Unire”. Baza credinței că o astfel de teorie este posibilă este faptul că la distanțe scurte (mai puțin de 10–29 cm) și la energii mari (mai mult de 10 14 GeV), interacțiunile electromagnetice, puternice și slabe sunt descrise în același mod. , ceea ce înseamnă că natura lor este comună. Cu toate acestea, această concluzie este doar teoretică, nu a fost încă posibil să o verificăm experimental.

Rol important legile de conservare au jucat un rol în înțelegerea mecanismelor de interacțiune a particulelor elementare, formarea și degradarea lor. Pe lângă legile de conservare care funcționează în macrolume (legea conservării energiei, legea conservării momentului și legea conservării momentului unghiular), în fizica microlumii au fost descoperite altele noi: legea conservării momentului. încărcături barionice, leptone etc.

Cunoscut patru tipuri de interacțiuni între particulele elementare: puternic , electromagnetic , slab Şi gravitațională (sunt enumerate în ordinea descrescătoare a intensității). Intensitatea interacțiunii este de obicei caracterizată de așa-numita constantă de interacțiune α, care este un parametru adimensional, determinarea probabilităţii proceselor, cauzate de acest tip de interacţiune. Pentru constanta de interacțiune electromagnetică:

Unde E– energia de interacțiune a doi electroni aflați la distanța λ. Prin urmare,

.

Atunci relația caracteristică are forma:

.

Constanta interacțiunilor electromagnetice este o mărime adimensională:

.

Constantele altor tipuri de interacțiuni sunt determinate în raport cu valoarea constantei de interacțiune electromagnetică.

Raportul constantelor dă intensitatea relativă a interacțiunilor corespunzătoare.

Interacțiune puternică. Acest tip de interacțiune asigură conectarea nucleonilor în nucleu. Constanta de interacțiune puternică este de ordinul 1-10. Cea mai mare distanță la care are loc interacțiunea puternică (raza de acțiune) este de aproximativ m.

Interacțiune electromagnetică. Constanta de interacțiune este (constantă de structură fină). Intervalul nu este limitat ().

Interacțiune slabă. Această interacțiune este responsabilă pentru toate tipurile de degradare beta nucleară (inclusiv e- capturi), pentru descompunerea particulelor elementare, precum și pentru toate procesele de interacțiune a neutronului cu materia. Constanta de interacțiune este egală cu o valoare de ordinul 10 –10 – . Interacțiunea slabă, ca și cea puternică, este pe distanță scurtă.

Interacțiune gravitațională. Constanta de interacțiune are o valoare de ordin. Intervalul nu este limitat (). Interacțiunea gravitațională este universală; toate particulele elementare, fără excepție, sunt supuse acesteia. Cu toate acestea, în procesele microlumii, interacțiunea gravitațională nu joacă un rol semnificativ. În tabel 1 arată valorile constantei diferite tipuri interacțiunea, precum și durata medie de viață a particulelor care se descompun datorită acestui tip de interacțiune (timp de descompunere).

Tabelul 1