Vilka är de fyra grundläggande krafterna i naturen?

Sedan början av 1900 -talet har fysiker erkänt fyra grundläggande krafter eller interaktioner som omfattar alla kända fenomen i naturen. Tre av fyra har karakteriserats noggrant och matematiskt av standardmodellen, formulerad i början av 1970 -talet. De fyra krafterna är den starka kärnkraften (även känd som färgstyrkan), den svaga kärnkraften (förmedlar beta -förfall), den elektromagnetiska kraften och tyngdkraften.

Vid mycket höga energier förenas den svaga kärnkraften och den elektromagnetiska kraften (börjar bete sig omväxlande), medan det vid ännu högre krafter tros att den starka kraften förenar sig med elektroweak, och slutligen, den starka elektriska kraften förenas med tyngdkraften. Det tros att alla fyra förenades ett ögonblick efter Big Bang, i de tidigaste stadierna av universums bildning.

Den starka kärnkraften håller ihop protoner och neutroner i atomkärnan. Mer specifikt förmedlas det av utbyte av gluoner mellanKvarkar som utgör protoner och neutroner. Den är 100 gånger starkare än den elektromagnetiska kraften. När kärnor krossas i kärnreaktioner frigörs energi från denna kraft. Beskrivs av teorin om fysik som kallas kvantkromodynamik, den förlorar all sin styrka på avstånd mycket bredare än atomkärnan.

Den elektromagnetiska kraften är den som människor är mest bekanta med och den är ansvarig för alla kemiska reaktioner och de mest igenkännliga fysiska egenskaperna, såsom ljus. Det medieras av fotoner, som utgör all elektromagnetisk strålning, från kosmiska strålar till synligt ljus till extremt lågfrekvensradiovågor. Både värme och ljus består av fotoner.

elektromagnetiska kraftinteraktioner bestäms genom elektrisk laddning. Anledningen till att människor inte faller genom en stol när de sitter på den är att den negativa laddningen av atomelektronskalarna görG upp kroppen avvisas av den negativa laddningen av elektronskal som utgör stolen. Fotonvågor minskar i styrka beroende på kvadratet för deras källa.

Den svaga kärnkraften är ansvarig för ett relativt litet utbud av grundläggande interaktioner. Den förmedlar beta -förfall, vilket är vad som händer när en neutron bryts ned i en proton och en elektron eller positron. Medierad av W och Z Bosons är det ungefär hundra miljarder gånger svagare än det elektromagnetiska. Det fungerar bara över korta avstånd.

tyngdkraften är den svagaste av alla krafter, men den mest genomgripande i universum eftersom det genereras av alla kroppar med massa. Tyngdkraften är 10 ³⁶ gånger svagare än den elektromagnetiska kraften, vilket gör det svårt att analysera matematiskt. Partiklarna som tros förmedla tyngdkraften - gravitoner - har ännu inte upptäckts. Gravity skiljer sig också från de andra krafterna genom att den ännu inte har integrerats med de andra iEtt rigoröst matematiskt sätt. Fysiker har letat efter en teori för att förena allvar med de andra krafterna i nästan ett sekel, utan tur hittills.