4 základné sily fyziky
Tento pohľad z Hubbleovho vesmírneho teleskopu odhaľuje tisíce galaxií, ktoré sa tiahnu späť v čase naprieč miliardami svetelných rokov vesmíru. Snímka pokrýva časť veľkého sčítania galaxií s názvom Great Observatories Origins Deep Survey (GOODS). NASA, ESA, tím GOODS a M. Giavialisco (University of Massachusetts, Amherst)
Základné sily (alebo základné interakcie). fyzika sú spôsoby interakcie jednotlivých častíc. Ukazuje sa, že každá jedna pozorovaná interakcia, ktorá sa odohráva vo vesmíre, môže byť rozdelená a opísaná iba štyrmi (dobre, všeobecne štyrmi – o tom neskôr) typmi interakcií:
- Gravitácia
- Elektromagnetizmus
- Slabá interakcia (alebo slabé jadrové sily)
- Silná interakcia (alebo silná jadrová sila)
Gravitácia
Zo základných síl má najvzdialenejší dosah gravitácia, no v skutočnej veľkosti je najslabšia.
Je to čisto príťažlivá sila, ktorá siaha aj cez „prázdnu“ prázdnotu priestoru na kreslenie dve omše k sebe navzájom. Udržuje planéty na obežnej dráhe okolo Slnka a Mesiac na obežnej dráhe okolo Zeme.
Gravitácia je opísaná pod teória všeobecnej relativity , ktorý ho definuje ako zakrivenie časopriestoru okolo hmotného objektu. Toto zakrivenie zase vytvára situáciu, keď cesta s najmenšou energiou smeruje k inému objektu hmoty.
Elektromagnetizmus
Elektromagnetizmus je interakcia častíc s elektrickým nábojom. Nabité častice v pokoji interagujúelektrostatické sily, zatiaľ čo v pohybe interagujú prostredníctvom elektrických aj magnetických síl.
Dlhú dobu boli elektrické a magnetické sily považované za odlišné sily, ale nakoniec boli zjednotené James Clerk Maxwell v roku 1864 podľa Maxwellových rovníc. V 40. rokoch kvantová elektrodynamika konsolidovala elektromagnetizmus s kvantovou fyzikou.
Elektromagnetizmus je možno najrozšírenejšou silou v našom svete, pretože môže ovplyvňovať veci v primeranej vzdialenosti as dostatočnou silou.
Slabá interakcia
Slabá interakcia je veľmi silná sila, ktorá pôsobí na úrovni atómového jadra. Spôsobuje javy, ako je beta rozpad. Bola konsolidovaná s elektromagnetizmom ako jediná interakcia nazývaná 'elektroslabá interakcia'. Slabá interakcia je sprostredkovaná W bozónom (existujú dva typy, W+a W-bozóny) a tiež Z bozón.
Silná interakcia
Najsilnejšia zo síl je príznačne nazvaná silná interakcia, čo je sila, ktorá okrem iného drží nukleóny (protóny a neutróny) pohromade. V atóm hélia , napríklad je dostatočne pevný, aby zviazal dve protóny spolu, aj keď ich kladné elektrické náboje spôsobujú, že sa navzájom odpudzujú.
Silná interakcia v podstate umožňuje časticiam nazývaným gluóny spojiť sa kvarky a vytvoriť tak nukleóny. Gluóny môžu tiež interagovať s inými gluónmi, čo dáva silnej interakcii teoreticky nekonečnú vzdialenosť, hoci všetky jej hlavné prejavy sú na subatomárnej úrovni.
Zjednotenie základných síl
Mnoho fyzikov verí, že všetky štyri základné sily sú v skutočnosti prejavom jedinej základnej (alebo zjednotenej) sily, ktorá ešte nebola objavená. Tak ako boli elektrina, magnetizmus a slabá sila zjednotené do elektroslabej interakcie, pracujú na zjednotení všetkých základných síl.
Prúdu kvantová mechanická interpretácia z týchto síl je, že častice neinteragujú priamo, ale skôr prejavujú virtuálne častice, ktoré sprostredkúvajú skutočné interakcie. Všetky sily okrem gravitácie boli konsolidované do tohto „Štandardného modelu“ interakcie.
Snaha o zjednotenie gravitácie s ostatnými tromi základnými silami sa nazýva kvantová gravitácia . Postuluje to existencia virtuálnej častice nazývaný gravitón, ktorý by bol sprostredkujúcim prvkom gravitačných interakcií. Dodnes neboli gravitóny zistené a žiadne teórie kvantovej gravitácie neboli úspešné ani všeobecne prijaté.