Che cos'è la fisica elettromagnetica?
La fisica elettromagnetica cerca di spiegare sia l'interazione delle particelle cariche elettricamente che i fenomeni magnetici. Mentre inizialmente si pensava che fossero separati, i campi elettrici e magnetici hanno mostrato di essere correlati. Ad eccezione degli effetti gravitazionali, la forza elettromagnetica governa quasi tutte le interazioni naturali osservabili a occhio nudo. Se la fisica elettromagnetica è fondamentalmente correlata ad altri campi della fisica è un argomento di ricerca in corso.
Il fisico britannico James Clerk Maxwell mostrò nel 1873 che elettricità e magnetismo erano collegati. Ha dimostrato non solo come le particelle cariche interagiscono tra loro, ma anche come le cariche in movimento creano campi magnetici. Le sue ipotesi sono state ampiamente confermate da esperimenti. Da allora, la fisica elettromagnetica è stata pensata come una singola teoria; è incarnato in un insieme di quattro leggi note come equazioni di Maxwell.
Ci sono quattro forze fondamentali in natura: le forze elettromagnetiche, gravitazionali, nucleari forti e forze nucleari deboli. Ognuno si applica su tutte le distanze nello spazio, ma, come tutti i campi della scienza, la forza elettromagnetica ha una gamma in cui domina. Su scale molto grandi, come con le stelle e le galassie, domina la gravità. Le interazioni elettromagnetiche si verificano ancora, ma sono sopraffatte dalla forza gravitazionale; in un certo senso, la fisica elettromagnetica viene "soffocata".
A scale estremamente piccole, come all'interno del nucleo di un singolo atomo, domina la forte forza nucleare. È la forza responsabile di mantenere i protoni all'interno del nucleo, anche se la forza elettromagnetica tende a separarli. Ciò lascia una scala intermedia ampiamente dominata dalla fisica elettromagnetica.
Anche se la forza elettromagnetica interagisce individualmente con ciascuna particella carica, è collettivamente responsabile di interazioni più estese. Quando gli elettroni di un atomo si mescolano con gli elettroni di un altro, può formarsi una molecola. Le molecole possono essere più stabili di alcuni singoli atomi. Inoltre, le molecole possono interagire tra loro in un processo fondamentalmente governato dalla fisica elettromagnetica. Questi scambi molecolari sono la base della chimica.
I recenti sviluppi della fisica hanno suggerito che la forza elettromagnetica potrebbe essere correlata alle altre forze fondamentali. La debole forza nucleare, che è responsabile del decadimento radioattivo, sembra essere molto diversa dalla forza elettromagnetica nelle circostanze quotidiane. A temperature estremamente elevate, tuttavia, le due forze distinte sembrano fondersi insieme in quella che viene chiamata forza elettrodebole. Inoltre, le forze elettromagnetiche e gravitazionali sembrano variare nello spazio allo stesso modo. La possibilità che tutte le forze fondamentali siano correlate, che è stata resa popolare dal fisico britannico Stephen Hawking e altri, si chiama Theory of Everything.