I. Tương tác điện từ :

đây là tương tác giữa các hạt mang điện như các electron và các hạt quark, chứ không phải những hạt không mang điện như graviton. Lực này lớn hơn lực hấp dẫn rất nhiều: lực điện từ giữa hai electron khoảng triệu triệu triệu triệu triệu triệu triệu (1 với bốn mươi hai số không tiếp sau) lần lực hấp dẫn giữa chúng. Tuy nhiên, có hai loại diện tích , điện tích âm và điện tích dương. Lực giữa hai điện tích dương cũng như hai điện tích âm đều là lực đẩy, trong khi lực giữa một điện tích dương với một điện tích âm lại là lực hút. Một vật thể lớn như Trái Đất và Mặt Trời chứa các điện tích dương và các điện tích âm với số lượng gần bằng nhau. Vì vậy lực hút và lực đẩy giữa các hạt cá thể gần như triệt tiêu nhau, lực điện từ tổng cộng còn lại gần như rất nhỏ. Tuy nhiên ở quy mô như các hạt nguyên tử và phân tử thì lực điện từ lại chiếm ưu thế. Lực điện từ giữa các electron mang điện âm và các proton mang điện dương trong hạt nhân làm cho các electron quay xung quanh hạt nhân của nguyên tử, hệt như lực hấp dẫn làm cho trái đất quay xung quanh mặt trời. Lực điện từ được hình dung như được gây bởi sự trao đổi một số lớn các hạt không khối lượng, có spin 1 gọi là các proton thực . Các proton được trao đổi gọi là các hạt ảo.

Tuy nhiên khi electron chuyển dộng từ quỹ đạo được phép sang một quỹ đạo được phép khác gần hạt nhân hơn, năng lượng sẽ được giải phóng và một photon thực sự được phát ra photon này có thể được quan sát bằng mắt người nếu có bước sóng ứng với ánh sáng nhìn thấy hoặc bởi một màng như phim ảnh chẳng hạn. Cũng như vậy nếu một photon thực sự va chạm với một nguyên tử nó có thể làm cho electron chuyển từ quỹ đạo gần hạt nhân hơn sang quỹ đạo khác xa hơn. Quá trình này sử dụng hết năng lượng của photon, vì vậy nó đã bị hấp thụ.

1.Tương tác điện từ ( TTĐT) – Các quá trình điện từ điển hình :

TTĐT là tương tác giữa các hạt tích điện với trường điện từ. Sự nhất thiết có trường điện từ tham gia là nét đặc trưng của TTĐT. Theo quan điểm lượng tử các hạt tích điện hoặc là thực sự hấp thụ ( bức xạ ) photon hoặc là trao đổi photon cho nhau. Do kể cả các quá trình ảo trong TTĐT có thể có các hạt trung hoà tham gia.

Các đặc trưng của tương tác điện từ là: bán kính tác dụng R = ( ứng với khối lượng của photon bằng không), thời gian đặc trưng 10-20 sec, hằng số tương tác do bán kính tác dụng và cường độ tương tác lớn TTĐT xuất hiện ở mọi khoảng cách : vi mô, vĩ mô và vũ trụ. TTĐT giữa hạt nhân nguyên tử và lớp điện tử tạo nên các nguyên tử và phân tử. TTĐT cũng là bản chất của các lực thông thường trừ lực hấp dẫn: Lực đàn hồi, lực ma sát, lực căng mặt ngoài… TTĐT có mặt trong hầu hết các hiện tượng quanh ta: Các hiện tượng vật lí, hoá học, sinh học…

ở đây ta quan tâm đến các hiện tượng vi mô, các quá trình điển hình của tương tác điện từ đó là:

a) ;

;

trong đó chỉ có các lepton và photon tham gia.

b) ; ;

các hadron ; các hadron, đặc trưng bởi các hadron tham gia. ở đây có cả tương tác mạnh và tính đến cấu trúc quark của các hạt.