De 4 grundlæggende kræfter i fysik

De grundlæggende kræfter (eller grundlæggende interaktioner) af fysik er måderne, som individuelle partikler interagerer med hinanden. Det viser sig, at hver enkelt interaktion, der observeres, der finder sted i universet, kan opdeles og beskrives af fire (ja, generelt fire — mere om det senere) typer interaktioner:

• Tyngdekraft
• elektromagnetisme
• Svag interaktion (eller svag kernekraft)
• Stærk interaktion (eller stærk nuklear styrke)

Af de grundlæggende kræfter har tyngdekraften længst rækkevidde, men det er den svageste i faktisk størrelse.

Det er en rent attraktiv kraft, der når gennem det "tomme" tomrum i rummet at trække to masser mod hinanden. Det holder planeterne i kredsløb omkring solen og månen i kredsløb omkring Jorden.

Gravitation er beskrevet under teori om generel relativitet, der definerer det som krumning af rumtid omkring et masseobjekt. Denne krumning skaber på sin side en situation, hvor stien med mindst energi går mod det andet masseobjekt.

Elektromagnetisme er samspillet mellem partikler og en elektrisk ladning. Opladede partikler hviler sammen

I lang tid blev de elektriske og magnetiske kræfter betragtet som forskellige kræfter, men de blev endelig forenet af James Clerk Maxwell i 1864, under Maxwells ligninger. I 1940'erne konsoliderede kvanteelektrodynamik elektromagnetisme med kvantefysik.

Elektromagnetisme er måske den mest udbredte kraft i vores verden, da det kan påvirke tingene i en rimelig afstand og med en rimelig mængde kraft.

Den svage vekselvirkning er en meget kraftig kraft, der virker på skalaen fra atomkernen. Det forårsager fænomener som beta-henfald. Det er blevet konsolideret med elektromagnetisme som en enkelt interaktion kaldet "electroweak interaktion." Den svage interaktion formidles af W-bosonen (der er to typer, W⁺ og W^- bosoner) og også Z-boson.

Den stærkeste af kræfterne er den passende navngivne stærke interaktion, som er den kraft, der blandt andet holder nukleoner (protoner og neutroner) bundet sammen. I heliumatomfor eksempel er den stærk nok til at binde to protoner sammen, selvom deres positive elektriske ladninger får dem til at afvise hinanden.

I det væsentlige tillader den stærke interaktion partikler, der kaldes gluoner, at binde kvarker sammen for at skabe nukleoner i første omgang. Gluoner kan også interagere med andre gluoner, hvilket giver den stærke interaktion en teoretisk uendelig afstand, selv om det er de største manifestationer alle er på det subatomære niveau.

Mange fysikere mener, at alle fire grundlæggende kræfter faktisk er manifestationerne af en enkelt underliggende (eller samlet) styrke, som endnu ikke er opdaget. Ligesom elektricitet, magnetisme og den svage kraft blev forenet i samspil mellem elektræk, arbejder de på at forene alle de grundlæggende kræfter.

Den nuværende kvantemekanisk fortolkning af disse kræfter er, at partiklerne ikke interagerer direkte, men snarere manifesterer virtuelle partikler, der formidler den faktiske interaktion. Alle kræfter undtagen tyngdekraften er samlet i denne "standardmodel" af interaktion.

Arbejdet med at forene tyngdekraften med de andre tre grundlæggende kræfter kaldes kvantetyngdekraft. Det postulerer eksistensen af ​​en virtuel partikel kaldte graviton, som ville være det formidlende element i tyngdekraftinteraktioner. Indtil videre er gravitationer ikke blevet påvist, og ingen teorier om kvantetyngdekraft har været succesrige eller universelt anvendt.