Ποιες είναι οι τέσσερις θεμελιώδεις δυνάμεις της φύσης;

Από τις αρχές του 20ου αιώνα, οι φυσικοί έχουν αναγνωρίσει τέσσερις θεμελιώδεις δυνάμεις ή αλληλεπιδράσεις, που περιλαμβάνουν όλα τα γνωστά φαινόμενα στη φύση.Τρεις από τις τέσσερις έχουν χαρακτηριστεί αυστηρά και μαθηματικά από το πρότυπο μοντέλο, που διατυπώνεται στις αρχές της δεκαετίας του 1970.Οι τέσσερις δυνάμεις είναι η ισχυρή πυρηνική δύναμη (επίσης γνωστή ως η δύναμη χρώματος), η αδύναμη πυρηνική δύναμη (μεσολαβεί στη διάσπαση βήτα), η ηλεκτρομαγνητική δύναμη και η βαρύτητα.

Σε πολύ υψηλές ενέργειες, η αδύναμη πυρηνική και η ηλεκτρομαγνητική δύναμη ενώνουν (αρχίζουν να συμπεριφέρονται εναλλακτικά), ενώ σε ακόμα υψηλότερες δυνάμεις, πιστεύεται ότι η ισχυρή δύναμη ενώνεται με το Electroweak και, τέλος, η δύναμη Electroweak Unites με βαρύτητα.Πιστεύεται ότι και οι τέσσερις ενώθηκαν μια στιγμή μετά το Big Bang, στα πρώτα στάδια του σχηματισμού του σύμπαντος.

Η ισχυρή πυρηνική δύναμη συγκρατεί πρωτόνια και νετρόνια στον ατομικό πυρήνα.Πιο συγκεκριμένα, διαμεσολαβείται από την ανταλλαγή γλατών μεταξύ των κουάρκ που αποτελούν πρωτόνια και νετρόνια.Είναι 100 φορές ισχυρότερο από την ηλεκτρομαγνητική δύναμη.Όταν οι πυρήνες καταστρέφονται σε πυρηνικές αντιδράσεις, απελευθερώνεται ενέργεια από αυτή τη δύναμη.Που περιγράφεται από τη θεωρία της φυσικής που ονομάζεται κβαντική χρωμοδυναμική, χάνει όλη τη δύναμη της σε αποστάσεις πολύ ευρύτερη από τον ατομικό πυρήνα.

Η ηλεκτρομαγνητική δύναμη είναι αυτή με την οποία οι άνθρωποι είναι πιο εξοικειωμένοι και είναι υπεύθυνο για όλες τις χημικές αντιδράσεις και τις πιο αναγνωρίσιμεςφυσικές ιδιότητες, όπως το φως.Διαμεσολαβείται από φωτόνια, τα οποία αποτελούν όλη την ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία, από κοσμικές ακτίνες έως ορατό φως σε εξαιρετικά χαμηλής συχνότητας ραδιοκύματα.Τόσο η θερμότητα όσο και το φως αποτελούνται από φωτόνια.

Οι αλληλεπιδράσεις ηλεκτρομαγνητικής δύναμης καθορίζονται με ηλεκτρικό φορτίο.Ο λόγος για τον οποίο οι άνθρωποι δεν πέφτουν μέσα από μια καρέκλα ενώ κάθεται είναι ότι το αρνητικό φορτίο των ατομικών κελυφών ηλεκτρονίων που αποτελούν το σώμα απωθείται από το αρνητικό φορτίο των κελυφών ηλεκτρονίων που αποτελούν την καρέκλα.Τα κύματα των φωτονίων μειώνονται σε δύναμη ανάλογα με το τετράγωνο της απόστασης της πηγής τους.

Η αδύναμη πυρηνική δύναμη είναι υπεύθυνη για ένα σχετικά μικρό φάσμα θεμελιωδών αλληλεπιδράσεων.Διαμεσολαβεί βήτα αποσύνθεση, κάτι που συμβαίνει όταν ένα νετρόνιο σπάει σε ένα πρωτόνιο και ένα ηλεκτρόνιο ή ένα ποζιτρονίου.Με τη μεσολάβηση από W και Z Bosons, είναι περίπου εκατό δισεκατομμύρια φορές πιο αδύναμη από την ηλεκτρομαγνητική.Λειτουργεί μόνο σε μικρές αποστάσεις.

Η βαρύτητα είναι η πιο αδύναμη από όλες τις δυνάμεις, αλλά οι πιο διαδεδομένες στο σύμπαν, επειδή παράγονται από όλα τα σώματα με μάζα.Η βαρύτητα είναι 10 ³⁶ φορές πιο αδύναμη από την ηλεκτρομαγνητική δύναμη, γεγονός που καθιστά δύσκολο να αναλυθεί μαθηματικά.Τα σωματίδια πιστεύεται ότι μεσολαβούν στη βαρύτητα mdash;Gravitons Mdash;δεν έχουν ακόμη εντοπιστεί.Η βαρύτητα διαφέρει επίσης από τις άλλες δυνάμεις, καθώς δεν έχει ακόμη ενσωματωθεί με τους άλλους με αυστηρό μαθηματικό τρόπο.Οι φυσικοί αναζητούν μια θεωρία για να ενοποιήσουν τη βαρύτητα με τις άλλες δυνάμεις για σχεδόν έναν αιώνα, χωρίς τύχη μέχρι στιγμής.