Grundläggande kraft

Grundläggande kraft , även kallad grundläggande interaktion , i fysik , någon av de fyra grundläggande krafterna - gravitationell, elektromagnetisk, stark och svag - som styr hur föremål eller partiklar samverkar och hur vissa partiklar förfaller. Alla kända naturkrafter kan spåras till dessa grundläggande krafter. De grundläggande krafterna karaktäriseras utifrån följande fyra kriterier: typerna av partiklar som upplever kraften, den relativa styrkan hos kraften, det område över vilket kraften är effektiv och arten av de partiklar som förmedlar kraften.

Gravitation och elektromagnetism erkändes långt före upptäckten av de starka och svaga krafterna eftersom deras effekter på vanliga föremål lätt observeras. Gravitationskraften, som systematiskt beskrivs av Isaac Newton på 1600-talet, verkar mellan alla objekt som har massa; det får äpplen att falla från träd och bestämmer planeternas banor runt solen. Den elektromagnetiska kraften, givet den vetenskapliga definitionen av James Clerk Maxwell på 1800-talet, är ansvarig för avstötningen av liknande och attraktionen av olikt elektriska laddningar ; det förklarar också materiens kemiska beteende och ljusets egenskaper. De starka och svaga krafterna upptäcktes av fysiker under 1900-talet när de äntligen gick in i atomens kärna. Den starka kraften verkar mellan kvarkar , den beståndsdelar av alla subatomära partiklar, inklusive protoner och neutroner . De kvarvarande effekterna av den starka kraften binder samman atomkärnans protoner och neutroner trots den intensiva avstötningen av de positivt laddade protonerna för varandra. Den svaga kraften manifesterar sig sig själv i vissa former av radioaktivt avfall och i kärnreaktionerna som driver solen och andra stjärnor. Elektroner är bland de elementära subatomära partiklarna som upplever den svaga kraften men inte den starka kraften.



vad betyder korssymbolen

De fyra krafterna beskrivs ofta enligt deras relativa styrkor. Den starka kraften betraktas som den mest kraftfulla kraften i naturen. Det följs i fallande ordning av de elektromagnetiska, svaga och gravitationskrafterna. Trots sin styrka gör inte den starka kraften det manifestera sig själv i det makroskopiska universum på grund av dess extremt begränsade räckvidd. Den är begränsad till ett arbetsavstånd på cirka 10−15meter - ungefär diametern på en proton. När två partiklar som är känsliga för den starka kraften passerar inom detta avstånd är sannolikheten att de kommer att interagera hög. Räckvidden för den svaga kraften är ännu kortare. Partiklar som påverkas av denna kraft måste passera inom 10−17varandra för att interagera, och sannolikheten att de kommer att göra det är låg även på det avståndet såvida inte partiklarna har höga energier. Däremot arbetar gravitations- och elektromagnetiska krafter vid en oändlig räckvidd. Det vill säga att tyngdkraften verkar mellan alla föremål i universum, oavsett hur långt ifrån varandra de är, och en elektromagnetisk våg, såsom ljuset från en avlägsen stjärna, färdas oförminskad genom rymden tills den möter någon partikel som kan absorbera den.



I flera år har fysiker försökt visa att de fyra grundläggande krafterna helt enkelt är olika demonstrationer av samma grundläggande kraft. Det mest framgångsrika försöket till en sådan förening är elektrosvag teorin, som föreslogs under slutet av 1960-talet av Steven Weinberg, Abdus Salam och Sheldon Lee Glashow. Denna teori, som innehåller kvantelektrodynamik (kvantfältsteorin om elektromagnetism), behandlar de elektromagnetiska och svaga krafterna som två aspekter av en mer grundläggande elektrosvag kraft som överförs av fyra bärarpartiklar, de så kallade gauge-bosonerna. En av dessa bärpartiklar är elektromagnetismens foton, medan de andra tre - den elektriskt laddade W+och W-partiklar och det neutrala Z0partikel - är associerade med den svaga kraften. Till skillnad från foton är dessa svaga mätarbosoner massiva, och det är massan av dessa bärpartiklar som allvarligt begränsar det svaga kraftens effektiva område.

berättelsen om Paulus apostel

På 1970-talet formulerade utredare en teori för den starka kraft som liknar sin struktur kvant elektrodynamik. Enligt denna teori, känd som kvantkromodynamik, överförs den starka kraften mellan kvarker med mätbosoner som kallas gluoner. Liksom fotoner är gluoner masslösa och färdas med ljusets hastighet. Men de skiljer sig från fotoner i ett viktigt avseende: de bär det som kallas färgladdning, en egenskap analog till elektrisk laddning . Limar kan interagera tillsammans på grund av färgladdning, vilket samtidigt begränsar deras effektiva intervall.



Utredare försöker utforma omfattande teorier som kommer att förena alla fyra grundläggande naturkrafter. Hittills är dock tyngdkraften bortom försök till sådana enhetliga fältteorier.

De nuvarande fysisk beskrivning av de grundläggande krafterna är förkroppsligad i standardmodellen för partikelfysik, som beskriver egenskaperna hos alla grundläggande partiklar och deras krafter. Grafiska representationer av effekterna av grundläggande krafter på beteendet hos elementära subatomära partiklar ingår i Feynman-diagram .