De 4 grundläggande krafterna för fysik

De grundläggande krafterna (eller grundläggande interaktioner) av fysik är de sätt som enskilda partiklar interagerar med varandra. Det visar sig att varje enskild interaktion som observerats i universum kan delas upp och beskrivas av endast fyra (ja, i allmänhet fyra - mer om det senare) typer av interaktioner:

• Allvar
• Elektro
• Svag interaktion (eller svag kärnkraft)
• Stark interaktion (eller stark kärnkraft)

Av de grundläggande krafterna har tyngdkraften längst räckvidd, men den är den svagaste i verklig storlek.

Det är en rent attraktiv kraft som når till och med det "tomma" tomrummet att dra två massor mot varandra. Det håller planeterna i omloppsbana runt solen och månen i omloppsbana runt jorden.

Gravitation beskrivs under teori om allmän relativitet, som definierar den som en krökning av rymdtiden runt ett massobjekt. Denna krökning skapar i sin tur en situation där vägen med minst energi går mot det andra massobjektet.

Elektromagnetism är interaktion mellan partiklar och en elektrisk laddning. Laddade partiklar i vila samverkar igenom

Under en lång tid ansågs de elektriska och magnetiska krafterna vara olika krafter, men de slutligen förenades av James Clerk Maxwell 1864, under Maxwells ekvationer. På 1940-talet konsoliderade kvantelektrodynamiken elektromagnetism med kvantefysik.

Elektromagnetism är kanske den mest utbredda kraften i vår värld, eftersom den kan påverka saker på ett rimligt avstånd och med en hel del kraft.

Den svaga växelverkan är en mycket kraftfull kraft som verkar på atomkärnans skala. Det orsakar fenomen som beta-förfall. Det har konsoliderats med elektromagnetism som en enda interaktion som kallas "electroweak-interaktion." Den svaga interaktionen förmedlas av W-boson (det finns två typer, W⁺ och W^- bosoner) och även Z-boson.

Den starkaste av krafterna är den riktigt kallade starka växelverkan, som är den kraft som bland annat håller nukleoner (protoner och neutroner) bundna ihop. I heliumatomtill exempel är den tillräckligt stark för att binda två protoner tillsammans även om deras positiva elektriska laddningar får dem att avvisa varandra.

I huvudsak tillåter den starka interaktionen partiklar som kallas gluoner att binda samman kvarker för att skapa nukleonerna i första hand. Gluoner kan också interagera med andra gluoner, vilket ger den starka interaktionen ett teoretiskt oändligt avstånd, även om det är de viktigaste manifestationerna på subatomisk nivå.

Många fysiker tror att alla fyra grundkrafter faktiskt är manifestationerna av en enda underliggande (eller enhetlig) kraft som ännu inte har upptäckts. Precis som elektricitet, magnetism och den svaga kraften förenades i elektionsspelet interaktion, arbetar de för att förena alla de grundläggande krafterna.

Nuvarande kvantmekanisk tolkning av dessa krafter är att partiklarna inte interagerar direkt utan snarare visar virtuella partiklar som förmedlar de faktiska interaktionerna. Alla krafter utom gravitationen har konsoliderats till denna "standardmodell" av interaktion.

Insatsen för att förena gravitationen med de tre andra grundläggande krafterna kallas kvanttyngd. Det postulerar existensen av en virtuell partikel kallade graviton, som skulle vara det medierande elementet i gravitation interaktioner. Hittills har gravitationer inte upptäckts och inga teorier om kvanttyngd har varit framgångsrika eller universellt antagna.