Hvad er de fire grundlæggende kræfter i naturen?

Siden det tidlige 20. århundrede har fysikere anerkendt fire grundlæggende kræfter eller interaktioner, der omfatter alle kendte fænomener i naturen.Tre ud af fire er blevet karakteriseret nøje og matematisk af standardmodellen, formuleret i de tidlige 1970'ere.De fire kræfter er den stærke atomkraft (også kendt som farvekraften), den svage atomkraft (formidler beta -forfald), den elektromagnetiske kraft og tyngdekraften.

Ved meget høje energier forenes den svage nukleare og den elektromagnetiske kraft (begynder at opføre sig ombytteligt), mens den stadig højere kræfter antages, at den stærke kraft forenes med elektroweak, og til sidst forenes den stærke-elektroformede kraft med tyngdekraften med tyngdekraften.Det antages, at alle fire var forenet et øjeblik efter big bang, i de tidligste stadier af universets dannelse.

Den stærke atomkraft holder sammen protoner og neutroner i atomkernen.Mere specifikt formidles det af udvekslingen af gluoner mellem kvarker, der udgør protoner og neutroner.Det er 100 gange stærkere end den elektromagnetiske kraft.Når kerner smadres i nukleare reaktioner, frigøres energi fra denne kraft.Beskrevet af teorien om fysik kaldet kvantekromodynamik mister den al sin styrke i afstande meget bredere end atomkernen.

Den elektromagnetiske kraft er det, som folk er mest kendte, og det er ansvarligt for alle kemiske reaktioner og den mest genkendeligeFysiske egenskaber, såsom lys.Det formidles af fotoner, der udgør al elektromagnetisk stråling, fra kosmiske stråler til synligt lys til ekstremt lavfrekvente radiobølger.Både varme og lys består af fotoner.

Elektromagnetiske kraftinteraktioner bestemmes ved elektrisk ladning.Årsagen til, at folk ikke falder gennem en stol, mens de sidder på det, er, at den negative ladning af atomiske elektronskaller, der udgør kroppen, afvises af den negative ladning af de elektronskaller, der udgør stolen.Fotonbølger mindskes i styrke i henhold til kvadratet af afstanden til deres kilde.

Den svage nukleare kraft er ansvarlig for en relativt lille række grundlæggende interaktioner.Det medierer beta -forfald, hvilket er, hvad der sker, når en neutron nedbrydes i en proton og en elektron eller positron.Medieret af W- og Z -bosoner handler det om hundrede milliarder gange svagere end det elektromagnetiske.Det fungerer kun over korte afstande.

Tyngdekraften er den svageste af alle kræfter, men den mest gennemgribende i universet, fordi det genereres af alle kroppe med masse.Tyngdekraften er 10 ³⁶ gange svagere end den elektromagnetiske kraft, hvilket gør det svært at analysere matematisk.Partiklerne, der tænkes at mediere tyngdekraften mdash;Gravitons mdash;er endnu ikke blevet opdaget.Tyngdekraften adskiller sig også fra de andre kræfter, idet den endnu ikke er blevet integreret med de andre på en streng matematisk måde.Fysikere har søgt efter en teori for at forene tyngdekraften med de andre kræfter i næsten et århundrede uden held indtil videre.