Hvad er de fire grundlæggende kræfter i naturen?
Siden det tidlige 20. århundrede har fysikere anerkendt fire grundlæggende kræfter eller interaktioner, der omfatter alle kendte fænomener i naturen. Tre ud af fire er blevet karakteriseret nøje og matematisk af standardmodellen, formuleret i de tidlige 1970'ere. De fire kræfter er den stærke atomkraft (også kendt som farvekraften), den svage atomkraft (formidler beta -forfald), den elektromagnetiske kraft og tyngdekraften.
Ved meget høje energier forenes den svage nukleare og den elektromagnetiske kraft (begynder at opføre sig ombytteligt), mens den stadig højere kræfter, men den stærke kraft forenes med elektroweak, og til sidst forener den stærke elektroformede kraft med tyngdekraften. Det antages, at alle fire var forenet et øjeblik efter big bang, i de tidligste stadier af universets dannelse.
Den stærke atomkraft holder protoner og neutroner sammen i atomkernen. Mere specifikt formidles det af udvekslingen af gluoner mellemQuarks udgør protoner og neutroner. Det er 100 gange stærkere end den elektromagnetiske kraft. Når kerner smadres i nukleare reaktioner, frigøres energi fra denne kraft. Beskrevet af teorien om fysik kaldet kvantekromodynamik mister den al sin styrke i afstande meget bredere end atomkernen.
Den elektromagnetiske kraft er den, som folk er mest velkendte med, og den er ansvarlig for alle kemiske reaktioner og de mest genkendelige fysiske egenskaber, såsom lys. Det formidles af fotoner, der udgør al elektromagnetisk stråling, fra kosmiske stråler til synligt lys til ekstremt lavfrekvente radiobølger. Både varme og lys består af fotoner.
Elektromagnetiske kraftinteraktioner bestemmes ved elektrisk ladning. Årsagen til, at folk ikke falder gennem en stol, mens de sidder på det, er, at den negative ladning af atomelektronskaller makinG op kroppen afvises af den negative ladning af de elektronskaller, der udgør stolen. Fotonbølger formindskes i styrke i henhold til kvadratet af afstanden til deres kilde.
Den svage atomkraft er ansvarlig for en relativt lille række grundlæggende interaktioner. Det medierer beta -forfald, hvilket er, hvad der sker, når en neutron nedbrydes i en proton og en elektron eller positron. Medieret af W- og Z -bosoner handler det om hundrede milliarder gange svagere end det elektromagnetiske. Det fungerer kun over korte afstande.
Gravity er den svageste af alle kræfter, men den mest gennemgribende i universet, fordi det genereres af alle kroppe med masse. Tyngdekraften er 10 36 gange svagere end den elektromagnetiske kraft, hvilket gør det svært at analysere matematisk. Partiklerne, der menes at mediere tyngdekraften - gravitoner - er endnu ikke blevet påvist. Tyngdekraften adskiller sig også fra de andre kræfter, idet den endnu ikke er blevet integreret med de andre iEn streng matematisk måde. Fysikere har søgt efter en teori for at forene tyngdekraften med de andre kræfter i næsten et århundrede uden held indtil videre.