Grunnleggende kraft

Grunnleggende kraft , også kalt grunnleggende samhandling , i fysikk , hvilken som helst av de fire grunnleggende kreftene - gravitasjon, elektromagnetisk, sterk og svak - som styrer hvordan objekter eller partikler samhandler og hvordan visse partikler forfaller. Alle de kjente naturkreftene kan spores til disse grunnleggende kreftene. De grunnleggende kreftene karakteriseres på grunnlag av følgende fire kriterier: typer partikler som opplever kraften, den relative styrken til kraften, området som kraften er effektiv over, og arten av partiklene som formidler kraften.

Gravitasjon og elektromagnetisme ble anerkjent lenge før oppdagelsen av de sterke og svake kreftene fordi deres effekter på vanlige gjenstander lett blir observert. Gravitasjonskraften, beskrevet systematisk av Isaac Newton på 1600-tallet, virker mellom alle gjenstander som har masse; det får epler til å falle ned fra trærne og bestemmer banene til planetene rundt solen. Den elektromagnetiske kraften, gitt vitenskapelig definisjon av James Clerk Maxwell i det 19. århundre, er ansvarlig for frastøting av lignende og tiltrekningen av ulik elektriske ladninger ; det forklarer også stoffets kjemiske oppførsel og lysets egenskaper. De sterke og svake kreftene ble oppdaget av fysikere i det 20. århundre da de endelig sondet inn i kjernen av atomet. Den sterke kraften virker mellom kvarker , den bestanddeler av alle subatomære partikler, inkludert protoner og nøytroner . De gjenværende effektene av den sterke kraften binder protonene og nøytronene i atomkjernen sammen til tross for den intense frastøtingen av de positivt ladede protonene for hverandre. Den svake kraften manifesterer seg seg selv i visse former for radioaktivt forfall og i kjernefysiske reaksjoner som driver solen og andre stjerner. Elektroner er blant de elementære subatomære partiklene som opplever den svake kraften, men ikke den sterke kraften.

hvor mange dager er det i februar

De fire kreftene blir ofte beskrevet i henhold til deres relative styrker. Den sterke kraften blir sett på som den mektigste kraften i naturen. Den følges i fallende rekkefølge av de elektromagnetiske, svake og gravitasjonskreftene. Til tross for sin styrke, gjør ikke den sterke styrken det manifestere seg selv i det makroskopiske univers på grunn av det ekstremt begrensede utvalget. Den er begrenset til en driftsavstand på omtrent 10⁻¹⁵meter — omtrent diameteren til et proton. Når to partikler som er følsomme for den sterke kraften passerer innenfor denne avstanden, er sannsynligheten for at de vil samhandle stor. Rekkevidden til den svake kraften er enda kortere. Partikler som er berørt av denne kraften, må passere innen 10⁻¹⁷meter av hverandre for å samhandle, og sannsynligheten for at de vil gjøre det er lav selv på den avstanden med mindre partiklene har høy energi. Derimot virker gravitasjons- og elektromagnetiske krefter på en uendelig område. Det vil si at tyngdekraften virker mellom alle gjenstander i universet, uansett hvor langt fra hverandre de er, og en elektromagnetisk bølge, for eksempel lyset fra en fjern stjerne, beveger seg uforminsket gjennom rommet til den møter en eller annen partikkel som er i stand til å absorbere den.

I mange år har fysikere forsøkt å vise at de fire grunnleggende kreftene ganske enkelt er forskjellige demonstrasjoner av den samme grunnleggende kraften. Det mest vellykkede forsøket på en slik forening er elektrosvak teorien, foreslått i slutten av 1960-årene av Steven Weinberg, Abdus Salam og Sheldon Lee Glashow. Denne teorien, som inkluderer kvanteelektrodynamikk (kvantefeltteorien om elektromagnetisme), behandler de elektromagnetiske og svake kreftene som to aspekter av en mer grunnleggende elektrosvak kraft som overføres av fire bærerpartikler, de såkalte gauge bosons. En av disse bærerpartiklene er fotonet fra elektromagnetisme, mens de andre tre - den elektrisk ladede W⁺og W^-partikler og nøytral Z⁰partikkel — er assosiert med den svake kraften. I motsetning til fotonet er disse svake målerbosonene massive, og det er massen av disse bærerpartiklene som sterkt begrenser det effektive området til den svake kraften.

historien om Paulus apostel

På 1970-tallet formulerte etterforskere en teori for den sterke styrken som er lik struktur kvante elektrodynamikk. I følge denne teorien, kjent som kvantekromodynamikk, overføres den sterke kraften mellom kvarker av målebosoner kalt gluoner. I likhet med fotoner er gluoner masseløse og beveger seg med lysets hastighet. Men de skiller seg fra fotoner på en viktig måte: de bærer det som kalles fargeladning, en eiendom analog til elektrisk ladning . Lim er i stand til å samhandle sammen på grunn av fargeladning, som samtidig begrenser deres effektive rekkevidde.

Etterforskere søker å tenke ut omfattende teorier som vil forene alle fire grunnleggende naturkreftene. Så langt er tyngdekraften imidlertid utover forsøk på slike enhetlige feltteorier.

De nåværende fysisk beskrivelse av de grunnleggende kreftene er nedfelt i standardmodellen for partikkelfysikk, som skisserer egenskapene til alle de grunnleggende partiklene og deres krefter. Grafiske fremstillinger av effekten av grunnleggende krefter på oppførselen til elementære subatomære partikler er innlemmet i Feynman diagrammer .