1. Гравитационное взаимодействие

Это самое слабое из всех взаимодействий. В макромире оно проявляет себя тем сильнее, чем крупнее массы взаимодейст­вующих тел, а в микромире оно теряется на фоне куда более могучих сил.

В классической физике такое взаимодействие описывается известным законом тяготения Ньютона. Гравитационные взаимодействия обусловливают образование всех космических систем, а также концентрацию рассеянной в ходе эволюции звезд и галактик материи и включение ее в новые циклы разви­тия. Скорость распространения гравитационных волн считает­ся равной скорости света в вакууме, но достоверно гравитаци­онные волны еще не зарегистрированы измерительными уст­ройствами.

В рамках полевых представлений гравитационный заряд, согласно Эйнштейну, эквивалентен инертной массе вещества. Создаваемое им поле тяготения должно иметь свою бозонную частицу. Такую гипотетическую частицу назвали гравитоном. Экспериментально она пока не найдена.

Для гравитации не существует противоположной эквива­лентной силы отталкивания (антигравитации), все античасти­цы обладают положительными значениями массы и энергии.

2. Электромагнитное взаимодействие

Этот вид взаимодействия также обладает универсальным характером и существует между любыми телами, но, в отличие от гравитационного взаимодействия, которое всегда выступа­ет в виде притяжения, электромагнитное взаимодействие мо­жет проявляться и как притяжение (между разноименными за­рядами), и как отталкивание (между одинаковыми зарядами).

Благодаря электромагнитным связям возникают атомы, молекулы и макроскопические тела. Все химические реакции представляют собой проявление электромагнитных взаимо­действий, являются результатами перераспределения связей между атомами в молекулах, перестройки электронных оболо­чек атомов и молекул, а также количества и состава атомов в молекулах разных веществ. Изучением этих процессов занима­ется химия.

Механизм: Заряд частицы создает поле, квантом ко­торого служит безмассовый бозон - фотон со спином, равным 1. Электрический заряд проявляется в двух разновидностях: заряд, присущий электрону, назван отрицательным; заряд, присущий протону и позитрону, назван положительным. Взаимодействие зарядов обеспечивается обменом виртуальных фотонов. В случае разноименных зарядов обмен создает эф­фект притяжения, а в случае одноименных - отталкивания. Во всех процессах с участием электромагнитных зарядов выпол­няется закон сохранения заряда, импульса, энергии и др.

3. Слабое взаимодействие

Это третье фундаментальное взаимодействие, существую­щее только в микромире. Оно ответственно за превращение одних частиц-фермионов в другие.

Типичный пример слабого взаимодействия - процесс бета-распада, в ходе которого свободный нейтрон в среднем за 15 минут распадается на протон, электрон и электронное ан­тинейтрино. Распад вызывается превращением внутри нейтро­на кварка аромата d в кварк аромата u.

Первоначально созданная теория слабого взаимодействия оказалась несовершенной. Возникли подозрения, что трудно­сти теории удастся преодолеть, если допустить, что слабое и электромагнитное взаимодействия - это разные проявления одного взаимодействия наподобие того, как электричество и магнетизм - два проявления единой сущности. Эту идею в 60-х годах воплотили в теорию С. Вайнберг и А. Салам. Теория единого электрослабого взаимодействия позволила решить главные проблемы, связанные со слабым взаимодействием.

Механизм: Эта теория исходит из существования единого фундамен­тального заряда, отвечающего одновременно и за слабое, и за электромагнитное взаимодействия. При очень высоких темпе­ратурах (энергиях) структура вакуума нарушается и не может помешать проявлению такого заряда. Тогда слабое и электро­магнитное взаимодействия сливаются воедино, а заряд порож­дает общее поле, квантом которого служит безмассовая бозонная частица с бесконечным радиусом действия. При пониже­нии температуры наступает критический момент, после кото­рого вакуум переходит в иную, более упорядоченную модифи­кацию, что меняет характер его взаимодействия с электросла­бым зарядом. В результате заряд распадается на две части, од­на из которых предстает как электромагнитный заряд, а другая - как слабый заряд. Безмассовая бозонная частица распадается на четыре составляющих. Выделяется бозон электромагнитно­го воздействия, он остается безмассовой частицей - фотоном. А трем полям слабого заряда соответствуют три тяжелых бозона, получивших свои массы в результате взаимодействия со струк­турой модифицированного вакуума.