Cele 4 forțe fundamentale ale fizicii

Forțele fundamentale (sau interacțiunile fundamentale) ale fizică sunt modalitățile prin care particulele individuale interacționează între ele. Se dovedește că fiecare interacțiune observată care are loc în univers poate fi descompusă și descrisă doar de patru tipuri de interacțiuni (bine, în general, patru - mai multe, mai târziu):

• Gravitatie
• electromagnetism
• Interacțiune slabă (sau forța nucleară slabă)
• Interacțiune puternică (sau forță nucleară puternică)

Dintre forțele fundamentale, gravitația are cea mai îndepărtată atingere, dar este cea mai slabă în mărime reală.

Este o forță pur atractivă care atinge chiar și golul „gol” de spațiu pentru a atrage două mase unul spre celălalt. Menține planetele pe orbită în jurul soarelui și luna în orbită în jurul Pământului.

Gravitația este descrisă în secțiunea teoria relativității generale, care îl definește drept curbura spațiului în jurul unui obiect de masă. La rândul său, această curbură creează o situație în care calea cea mai mică de energie este spre celălalt obiect al masei.

Electromagnetismul este interacțiunea particulelor cu o sarcină electrică. Particulele încărcate în repaus interacționează forțe electrostatice, în timp ce sunt în mișcare, interacționează atât prin forțe electrice, cât și prin cele magnetice.

Multă vreme, forțele electrice și magnetice au fost considerate a fi forțe diferite, dar au fost în cele din urmă unificate de James Clerk Maxwell în 1864, sub ecuațiile lui Maxwell. În anii 40, electrodinamica cuantică a consolidat electromagnetismul cu fizica cuantică.

Electromagnetismul este poate cea mai răspândită forță din lumea noastră, deoarece poate afecta lucrurile la o distanță rezonabilă și cu o cantitate corectă de forță.

Interacțiunea slabă este o forță foarte puternică care acționează la scara nucleului atomic. Provoacă fenomene precum beta-descompunerea. Acesta a fost consolidat cu electromagnetismul ca o singură interacțiune numită „interacțiune electroweak”. Interacțiunea slabă este mediată de bosonul W (există două tipuri, W⁺ și W^- bosoni) și, de asemenea, bosonul Z.

Cea mai puternică dintre forțe este interacțiunea puternică numită, care este forța care, printre altele, menține nucleonii (protonii și neutronii) legați împreună. În atom de heliu, de exemplu, este suficient de puternic pentru a lega două protonii împreună, chiar dacă sarcinile lor electrice pozitive îi determină să se respingă reciproc.

În esență, interacțiunea puternică permite particulelor numite gluoni să lege unii quarkuri pentru a crea nucleonii în primul rând. Gluonii pot interacționa, de asemenea, cu alte gluoni, ceea ce conferă interacțiunii puternice o distanță teoretic infinită, deși manifestările sale majore sunt toate la nivel subatomic.

Mulți fizicieni cred că toate cele patru forțe fundamentale sunt, de fapt, manifestările unei singure forțe care stau la baza (sau unificate), care încă nu a fost descoperită. Așa cum electricitatea, magnetismul și forța slabă au fost unificate în interacțiunea electroweak, ele lucrează pentru unificarea tuturor forțelor fundamentale.

Curent interpretare mecanică cuantică dintre aceste forțe este faptul că particulele nu interacționează direct, ci manifestă particule virtuale care mediază interacțiunile reale. Toate forțele, cu excepția gravitației, au fost consolidate în acest „model standard” de interacțiune.

Se numește efortul de unificare a gravitației cu celelalte trei forțe fundamentale gravitația cuantică. Postulează existența unei particule virtuale numit graviton, care ar fi elementul de mediere în interacțiunile gravitaționale. Până în prezent, gravitonele nu au fost detectate și nici o teorie a gravitației cuantice nu a fost reușită sau adoptată în mod universal.