กองกำลังพื้นฐานสี่ประการของธรรมชาติคืออะไร?

ตั้งแต่ต้นศตวรรษที่ 20 นักฟิสิกส์ได้รับการยอมรับสี่กองกำลังพื้นฐานหรือการโต้ตอบที่รวมปรากฏการณ์ที่รู้จักทั้งหมดในธรรมชาติสามในสี่มีลักษณะอย่างเข้มงวดและทางคณิตศาสตร์โดยแบบจำลองมาตรฐานซึ่งสูตรในต้นปี 1970กองกำลังทั้งสี่คือแรงนิวเคลียร์ที่แข็งแกร่ง (หรือที่เรียกว่าแรงสี) แรงนิวเคลียร์ที่อ่อนแอ (ไกล่เกลี่ยเบต้าสลายตัว) แรงแม่เหล็กไฟฟ้าและแรงโน้มถ่วง

ด้วยพลังงานที่สูงมากนิวเคลียร์ที่อ่อนแอและแรงแม่เหล็กไฟฟ้ารวมกัน (เริ่มทำงานแทนกันได้) ในขณะที่แรงที่สูงกว่านั้นเชื่อกันว่าแรงที่แข็งแกร่งรวมตัวกันกับไฟฟ้า.เป็นที่เชื่อกันว่าทั้งสี่เป็นหนึ่งเดียวหลังจากบิ๊กแบงในระยะแรกของการก่อตัวของจักรวาล

แรงนิวเคลียร์ที่แข็งแกร่งถือโปรตอนและนิวตรอนในนิวเคลียสอะตอมโดยเฉพาะอย่างยิ่งมันเป็นสื่อกลางโดยการแลกเปลี่ยนกลูออนระหว่างควาร์กที่ทำขึ้นโปรตอนและนิวตรอนมันแข็งแกร่งกว่าแรงแม่เหล็กไฟฟ้า 100 เท่าเมื่อนิวเคลียสถูกทุบในปฏิกิริยานิวเคลียร์พลังงานจากแรงนี้จะถูกปล่อยออกมาอธิบายโดยทฤษฎีฟิสิกส์ที่เรียกว่าควอนตัม chromodynamics มันสูญเสียความแข็งแรงทั้งหมดในระยะทางกว้างกว่านิวเคลียสอะตอม

แรงแม่เหล็กไฟฟ้าคือผู้ที่คุ้นเคยมากที่สุดคุณสมบัติทางกายภาพเช่นแสงมันเป็นสื่อกลางโดยโฟตอนซึ่งประกอบขึ้นเป็นรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าทั้งหมดตั้งแต่รังสีคอสมิคไปจนถึงแสงที่มองเห็นได้จนถึงคลื่นวิทยุความถี่ต่ำมากทั้งความร้อนและแสงประกอบด้วยโฟตอน

ปฏิสัมพันธ์ระหว่างแรงแม่เหล็กไฟฟ้าถูกกำหนดโดยประจุไฟฟ้าเหตุผลที่ผู้คนไม่ตกเก้าอี้ในขณะที่นั่งอยู่บนนั้นคือประจุลบของเปลือกอิเล็กตรอนอะตอมที่ทำขึ้นร่างกายจะถูกขับไล่โดยประจุลบของเปลือกอิเล็กตรอนที่ประกอบขึ้นเป็นเก้าอี้คลื่นโฟตอนลดลงในความแข็งแรงตามกำลังสองของระยะทางของแหล่งที่มา

แรงนิวเคลียร์ที่อ่อนแอมีหน้าที่ในการปฏิสัมพันธ์พื้นฐานที่ค่อนข้างน้อยมันไกล่เกลี่ยการสลายตัวเบต้าซึ่งเป็นสิ่งที่เกิดขึ้นเมื่อนิวตรอนแบ่งออกเป็นโปรตอนและอิเล็กตรอนหรือโพซิตรอนสื่อกลางโดย W และ Z Bosons มันอ่อนแอกว่าแม่เหล็กไฟฟ้าประมาณหนึ่งร้อยพันล้านเท่ามันทำงานได้ในระยะทางสั้น ๆ เท่านั้น

แรงโน้มถ่วงเป็นจุดอ่อนที่สุดของกองกำลังทั้งหมด แต่เป็นสิ่งที่แพร่หลายที่สุดในจักรวาลเพราะมันถูกสร้างขึ้นโดยร่างกายทั้งหมดที่มีมวลแรงโน้มถ่วงคือ 10

36 ^{เท่าที่อ่อนแอกว่าแรงแม่เหล็กไฟฟ้าซึ่งทำให้ยากที่จะวิเคราะห์ทางคณิตศาสตร์อนุภาคคิดที่จะไกล่เกลี่ยแรงโน้มถ่วง mdash;Gravitons mdash;ยังไม่ได้รับการตรวจพบแรงโน้มถ่วงนั้นแตกต่างจากกองกำลังอื่น ๆ ที่ยังไม่ได้รวมเข้ากับผู้อื่นในลักษณะทางคณิตศาสตร์ที่เข้มงวดนักฟิสิกส์ได้ค้นหาทฤษฎีเพื่อรวมแรงโน้มถ่วงเข้ากับกองกำลังอื่น ๆ มาเกือบศตวรรษโดยไม่มีโชคจนถึงตอนนี้}