Vilka är Naturens de fyra fundamentala krafter?

August 16

Sedan början av 20-talet, har fysiker erkänt fyra fundamentala krafter, eller interaktioner, som omfattar alla kända företeelser i naturen. Tre av fyra har karaktäriserats rigoröst och matematiskt av Standardmodellen, formulerade i början av 1970-talet. De fyra krafterna är starka kärnkraften (även känd som färgkraften), den svaga kärnkraften (förmedlar betasönderfall), den elektromagnetiska kraften, och allvar.

Vid mycket höga energier, den svaga kärn och den elektromagnetiska kraften förena (börja bete omväxlande), medan ännu högre krafter, tror man att den starka kraften förenar med elektro, och slutligen, förenar starka-elektro kraft med gravitationen. Man tror att alla fyra var förenade ett ögonblick efter Big Bang, i de tidigaste stadierna av universums bildande.

Den starka kärnkraften håller ihop protoner och neutroner i atomkärnan. Mer specifikt är det förmedlas av utbyte av gluoner mellan kvarkar som utgör protoner och neutroner. Det är 100 gånger starkare än den elektromagnetiska kraften. När kärnorna är krossade i kärnreaktioner, är energi från denna kraft frigörs. Beskrivs av teorin om fysik kallas kvantkromodynamik, förlorar den all sin styrka i avstånden betydligt bredare än atomkärnan.

Den elektromagnetiska kraften är att med vilka människor är mest bekant, och den är ansvarig för alla kemiska reaktioner och de mest kända fysikaliska egenskaper, såsom ljus. Den förmedlas av fotoner, som utgör all elektromagnetisk strålning, från kosmisk strålning till synligt ljus för extremt lågfrekventa radiovågor. Både värme och ljus består av fotoner.

Elektromagnetiska kraften interaktioner bestäms av elektrisk laddning. Anledningen människor faller inte igenom en stol samtidigt som sitter på det är att den negativa laddningen av de atomära elektronskal som bildar kroppen repelleras av den negativa laddningen hos elektronskal som utgör stolen. Photon vågor minskar i styrka beroende på kvadraten på avståndet att källan anges.

Den svaga kärnkraften svarar för en relativt liten rad grundläggande interaktioner. Det förmedlar betasönderfall, vilket är vad som händer när en neutron bryts ned till en proton och en elektron eller positron. Förmedlas av W och Z bosoner, är det ett hundratal miljarder gånger svagare än den elektromagnetiska. Den fungerar endast över korta distanser.

Gravity är den svagaste av alla krafter, men det mest genomträngande i universum, eftersom den genereras av alla organ med massa. Gravity är 10 36 gånger svagare än den elektromagnetiska kraften, vilket gör det svårt att analysera matematiskt. Partiklarna trodde att medla gravitations - gravitons - ännu inte har upptäckts. Gravity skiljer sig också från de andra krafter i det att den ännu inte har integrerats med de andra i ett rigoröst matematiskt sätt. Fysiker har letat efter en teori att förena gravitationen med de andra krafter för nästan ett sekel, utan lycka hittills.

  • Gravity är en av de fyra fundamentala naturkrafterna.
  • Naturens krafter var troligen förenade omedelbart efter Big Bang.