4 základné fyzikálne sily

Základné sily (alebo základné interakcie) fyzika sú spôsoby vzájomného pôsobenia jednotlivých častíc. Ukazuje sa, že každá jednotlivá pozorovaná interakcia prebiehajúca vo vesmíre môže byť rozdelená a opísaná iba štyrmi (dobre, spravidla štyrmi - viac o tom neskôr) druhmi interakcií:

• Gravitácia
• elektromagnetizmus
• Slabá interakcia (alebo slabá jadrová sila)
• Silná interakcia (alebo silná jadrová sila)

Z fundamentálnych síl má gravitácia najvzdialenejší dosah, ale je to najslabší v skutočnej veľkosti.

Je to čisto príťažlivá sila, ktorá siaha až po „prázdnu“ medzeru na kreslenie dve masy k sebe. Udržuje planéty na obežnej dráhe okolo Slnka a Mesiac na obežnej dráhe okolo Zeme.

Gravitácia je opísaná v teória všeobecnej relativity, ktorý ho definuje ako zakrivenie časopriestoru okolo objektu hmoty. Toto zakrivenie zase vytvára situáciu, keď cesta najmenšej energie smeruje k ďalšiemu objektu hmoty.

Elektromagnetizmus je interakcia častíc s elektrickým nábojom. Nabité častice v pokoji interagujú cez

Elektrické a magnetické sily boli dlho považované za rôzne sily, ale nakoniec ich zjednotili James Clerk Maxwell v roku 1864 pod Maxwellovými rovnicami. V štyridsiatych rokoch minulého storočia kvantová elektrodynamika upevňovala elektromagnetizmus s kvantovou fyzikou.

Elektromagnetizmus je pravdepodobne najrozšírenejšou silou v našom svete, pretože môže ovplyvniť veci v primeranej vzdialenosti a s primeraným množstvom sily.

Slabá interakcia je veľmi silná sila, ktorá pôsobí na stupnici atómového jadra. Spôsobuje javy, ako je beta rozpad. Bola konsolidovaná s elektromagnetizmom ako jedna interakcia nazývaná „elektroslabá interakcia“. Slabú interakciu sprostredkuje bozón W (existujú dva typy, W⁺ a W^- bozóny) a tiež bozóny Z.

Najsilnejšou silou je vhodne pomenovaná silná interakcia, čo je sila, ktorá okrem iného udržuje naviazané nukleóny (protóny a neutróny). V atóm hélianapríklad je dosť silná na to, aby spojila dve protóny spolu, aj keď ich pozitívne elektrické náboje spôsobujú, že sa navzájom odpudzujú.

Silná interakcia v podstate umožňuje, aby častice nazývané gluóny viazali kvarky a vytvorili na prvom mieste nukleóny. Gluóny môžu tiež interagovať s inými gluónmi, čo dáva silnej interakcii teoreticky nekonečnú vzdialenosť, aj keď všetky jej hlavné prejavy sú na subatomárnej úrovni.

Mnoho fyzikov verí, že všetky štyri základné sily sú v skutočnosti prejavmi jedinej základnej (alebo jednotnej) sily, ktorá sa ešte musí objaviť. Rovnako ako elektrina, magnetizmus a slabá sila boli zjednotené v elektroslabej interakcii, pracujú na zjednotení všetkých základných síl.

Aktuálne kvantová mechanická interpretácia z týchto síl je to, že častice neinteragujú priamo, ale skôr prejavujú virtuálne častice, ktoré sprostredkujú skutočné interakcie. Všetky sily okrem gravitácie boli zlúčené do tohto „štandardného modelu“ interakcie.

Vyvoláva sa snaha zjednotiť gravitáciu s ostatnými tromi základnými silami kvantová gravitácia. To predpokladá existencia virtuálnej častice nazýva graviton, ktorý by bol sprostredkujúcim prvkom gravitačných interakcií. Doteraz neboli gravitóny odhalené a žiadne teórie kvantovej gravitácie neboli úspešné ani všeobecne akceptované.