Štiri temeljne sile fizike

Temeljne sile (ali temeljne interakcije) fizika so načini, kako posamezni delci medsebojno delujejo. Izkazalo se je, da lahko vsako interakcijo, ki jo opazimo v vesolju, razčlenimo in opišemo samo na štiri (no, na splošno štiri - več o tem kasneje):

• Gravitacija
• Elektromagnetizem
• Slaba interakcija (ali šibka jedrska sila)
• Močna interakcija (ali močna jedrska sila)

Od osnovnih sil ima gravitacija najbolj oddaljen doseg, vendar je v dejanski veličini najšibkejši.

Gre za čisto privlačno silo, ki seže skozi celo "prazno" praznino prostora dve maši drug proti drugemu. Drži planete v orbiti okoli sonca in lune v orbiti okoli Zemlje.

Gravitacija je opisana pod teorija splošne relativnosti, ki ga definira kot ukrivljenost vesoljskega časa okoli objekta mase. Ta ukrivljenost ustvarja situacijo, ko je pot najmanj energije do drugega predmeta mase.

Elektromagnetizem je interakcija delcev z električnim nabojem. Napolnjeni delci v mirovanju delujejo skozi elektrostatične sile, med gibanjem pa medsebojno vplivajo tako z električnimi kot magnetnimi silami.

Dolgo časa so veljale, da so električne in magnetne sile različne sile, vendar jih je dokončno poenotila James Clerk Maxwell leta 1864, po Maxwellovih enačbah. V 40. letih prejšnjega stoletja je kvantna elektrodinamika utrdila elektromagnetizem s kvantno fiziko.

Elektromagnetizem je morda najbolj razširjena sila v našem svetu, saj lahko vpliva na stvari na razumni razdalji in s pošteno količino sile.

Šibka interakcija je zelo močna sila, ki deluje na lestvici atomskega jedra. Povzroča pojave, kot je beta razpad. Utrdil se je z elektromagnetizmom kot eno samo interakcijo, imenovano "elektro-slaba interakcija." Šibko interakcijo posreduje W bozon (obstajata dve vrsti, W⁺ in W^- bozoni) in tudi Z bozon.

Najmočnejša sila je primerno imenovana močna interakcija, ki je sila, ki med drugim ohranja nukleone (protone in nevtrone) vezane skupaj. V atom helija, na primer, je dovolj močna, da veže dve protoni skupaj, čeprav njihovi pozitivni električni naboji med seboj odbijajo.

Močna interakcija v bistvu omogoča, da se delci, imenovani gluoni, vežejo skupaj kvarki in tako ustvarijo nukleone. Gluoni lahko medsebojno delujejo tudi z drugimi gluoni, kar daje močni interakciji teoretično neskončno razdaljo, čeprav so njene glavne manifestacije na subatomskem nivoju.

Številni fiziki verjamejo, da so vse štiri temeljne sile v resnici manifestacije ene same osnovne (ali enotne) sile, ki jo je treba še odkriti. Tako kot so bili elektrika, magnetizem in šibka sila združeni v elektrobolečno interakcijo, tudi oni poenotijo ​​vse temeljne sile.

Trenutno kvantna mehanska interpretacija od teh sil je, da delci ne delujejo neposredno, ampak bolj manifestirajo virtualne delce, ki posredujejo dejanske interakcije. Vse sile razen gravitacije so združene v ta "standardni model" interakcije.

Prizadevamo si prizadevanje za poenotenje gravitacije z drugimi tremi temeljnimi silami kvantna gravitacija. To postulira obstoj virtualnega delca imenovan graviton, ki bi bil posredniški element v gravitacijskih interakcijah. Do danes gravitoni niso bili zaznani in nobena teorija kvantne gravitacije ni bila uspešna ali splošno sprejeta.