кроме фотона. Оно обусловливает большинство распадов элементарных частиц, взаимодействие нейтрино с веществом и другие процессы. Слабое взаимодействие проявляется главным образом в процессах бета-распада атомных ядер многих изотопов, свободных нейтронов и т. д. Принято считать, что переносчиками слабого взаимодействия являются вионы – частицы с массой примерно в 100 раз большей массы протонов и нейтронов. Вионы обнаружены в 1983 г.
Для количественной характеристики фундаментальных взаимодействий обычно используют безразмерную константу взаимодействия, определяющую величину взаимодействия, и радиус действия (табл. 2.1).
Из таблицы следует, что гравитационное взаимодействие гораздо слабее других фундаментальных взаимодействий. Радиус действия его неограничен. Оно не играет существенной роли в микропроцессах и в то же время является доминирующим для материальных объектов с большими массами (планет, звезд, галактик и т. п.). Электромагнитное взаимодействие гораздо сильнее гравитационного, хотя его радиус действия также неограничен. Для сильного и слабого взаимодействий характерно короткодействие. Сильное взаимодействие проявляется только в пределах размеров ядра (10-15 м), а слабое – на гораздо меньшем расстоянии (10-18 м).
В результате экспериментальных исследований взаимодействий элементарных частиц в 1983 г. обнаружено, что при больших энергиях столкновения протонов (около 100 ГэВ) слабое и электромагнитное взаимодействия не различаются: их можно рассматривать как единое электрослабое взаимодействие. Такое объединение двух фундаментальных взаимодействий (электромагнитного и слабого) было теоретически предсказано в 1960–1970 гг. американскими физиками С. Вайнбергом (1933–1996) и Ш. Глэшоу (1932) и пакистанским физиком А. Саламом (1926), удостоенными Нобелевской премии по физике в 1979 г. Существенный вклад в развитие теории электрослабого взаимодействия внесли нидерландские ученые, лауреаты Нобелевской премии по физике 1999 г. Г. Хуфт и М. Вельтман.
Одна из важнейших задач современного естествознания – создание единой теории фундаментальных взаимодействий, объединяющей не только электромагнитное и слабое, но и сильное, и гравитационное взаимодействия. Решение такой довольно сложной задачи потребует синтеза естественно-научных знаний о материальных объектах разных масштабов – от элементарных частиц до Вселенной. Единая теория фундаментальных взаимодействий обеспечит концептуальное обобщение знаний об окружающем мире.
Предполагается, что при относительно больших энергиях взаимодействия частиц (до 1019 ГэВ) или при чрезвычайно высокой температуре материи все четыре фундаментальных взаимодействия характеризуются одинаковой силой, т. е. представляют собой одно взаимодействие, определяемое «суперсилой». Возможно, такие экстремальные условия существовали в начальный момент зарождения Вселенной. При расширении Вселенной и быстром охлаждении образовавшегося