Encyklopedie vesmíru: elektromagnetická interakce

Po delší odmlce jsme tu opět s encyklopedií vesmíru. Dnes se podíváme podrobněji na jednu ze čtyř interakcí, které působí mezi elementárními částicemi.

Elektromagnetická interakce je jedna ze čtyř interakcí působících mezi elementárními částicemi. Jejím zdrojem je buď elektrický náboj částic, který v okolním prostoru vytváří elektrostatické pole, nebo magnetický dipól, který v okolním prostoru vytváří magnetostatické pole. Elektrické pole (např. nabitá částice) v pohybu vytváří kolem sebe magnetické pole. Naopak magnetické pole v pohybu vytváří pole elektrické.

Těsnou souvislost elektrické a magnetické síly zkoumala řada fyziků první poloviny 19. stol., zejména Michael Faraday. Jednotnou teorii elektrických a magnetických jevů vytvořil v r. 1874 James Clerk Maxwell. Z jeho rovnic lze vypočítat pole jakéhokoliv rozložení nábojů. Vyplývá z nich, že elektrické a magnetické jevy jsou těsně provázány, takže jsou jen dvěma různými projevy jediné, jednotné elektromagnetické interakce. Důležitým řešením Maxwellových rovnic jsou elektromagnetické vlny (elektromagnetické záření) – od rádiových až po gama-záření.

Se vznikem kvantové teorie nabývají představy o elektromagnetické interakci nové podoby: vlny mohou existovat jen v určitých kvantech energie, jejichž velikost závisí na frekvenci vln. Urychlovaná nebo zpomalovaná nabitá částice vysílá fotony. Energie fotonů ve vesmíru pokrývá interval 28 řádů – od 10-11 eV do 1017 eV (což dokazuje elektromagnetické spektrum). Pohyb nabitých částic (např. elektronů ve vodiči nebo protonů v plazmatu) nazýváme elektrický proud. Jím se vyrovnává nerovnoměrné rozložení elektrických nábojů. Plazma je proto elektricky neutrální, přestože je složeno ze záporných elektronů a kladných iontů. V důsledku této všeobecné tendence po elektrické neutralitě mají elektromagnetické interakce sekundární roli pro strukturu vesmíru ve velkém měřítku. Základní silou v utváření velkých kosmických těles a jejich systémů je gravitační interakce, přestože je o 38 řádů slabší než elektromagnetická.

Moderní teorie elektromagnetických jevů – kvantová elektrodynamika – je jednou z nejúspěšnějších fyzikálních teorií; výpočtem lze předpovědět jevy s přesností až dvanácti desetinných míst.


Kniha: Velká encyklopedie Vesmíru (2002)
Autor: doc. RNDr. Josip Kleczek, DrSc.

O Scimani 59 Článků
Zajímám se o astronomii a miluji seriál Hvězdná brána