4 pagrindinės fizikos jėgos

Pagrindinės jėgos (arba pagrindinė sąveika) fizika yra būdai, kaip atskiros dalelės sąveikauja viena su kita. Pasirodo, kiekvieną stebėtą sąveiką Visatoje galima suskaidyti ir apibūdinti tik keturiais (gerai, paprastai keturiais - daugiau apie tai vėliau) sąveikos tipais:

• Gravitacija
• Elektromagnetizmas
• Silpna sąveika (arba silpnos branduolinės pajėgos)
• Tvirta sąveika (arba stipri branduolinė jėga)

Iš pagrindinių jėgų gravitacija yra nutolusi toliausiai, bet realiu mastu ji yra silpniausia.

Tai yra visiškai patraukli jėga, pasiekianti net „tuščią“ erdvę, kur piešti dvi mišios vienas kito link. Tai palaiko planetų orbitą aplink saulę ir mėnulio orbitą aplink Žemę.

Gravitacija aprašyta skyriuje bendrojo reliatyvumo teorija, kuris apibūdina jį kaip erdvės laiko kreivę aplink masės objektą. Šis kreivumas savo ruožtu sukuria situaciją, kai mažiausiai energijos eina link kito masės objekto.

Elektromagnetizmas yra dalelių sąveika su elektros krūviu. Įkrautos dalelės ramybėje sąveikauja

Ilgą laiką elektrinės ir magnetinės jėgos buvo laikomos skirtingomis jėgomis, tačiau jas galiausiai suvienijo Jamesas Clerkas Maxwellas pagal Maksvelo lygtis. Ketvirtajame dešimtmetyje kvantinė elektrodinamika elektromagnetizmą sujungė su kvantine fizika.

Elektromagnetizmas yra bene labiausiai paplitusi jėga mūsų pasaulyje, nes jis gali paveikti daiktus protingu atstumu ir su nemaža jėgos jėga.

Silpna sąveika yra labai galinga jėga, veikianti atominio branduolio skalėje. Tai sukelia tokius reiškinius kaip beta irimas. Jis buvo sujungtas su elektromagnetizmu kaip viena sąveika, vadinama „elektrinio silpnumo sąveika“. Silpną sąveiką tarpininkauja W bosonas (yra du tipai, W⁺ ir W^- bozonai), taip pat Z bozonas.

Stipriausia iš jėgų yra taikliai įvardinta stipri sąveika, kuri yra jėga, kuri, be kita ko, palaiko nukleonus (protonus ir neutronus) susietus. Viduje helio atomas, pavyzdžiui, jis yra pakankamai stiprus, kad surištų du protonai kartu, nors dėl teigiamų elektros krūvių jie atstumia vienas kitą.

Iš esmės stipri sąveika leidžia dalelėms, vadinamoms gliūnais, surišti kvarkus, kad būtų sukurti nukleonai. Gluonai taip pat gali sąveikauti su kitais gluonais, o tai suteikia stipriai sąveikai teoriškai begalinį atstumą, nors visi jo pagrindiniai požymiai yra subatominiame lygmenyje.

Daugelis fizikų mano, kad visos keturios pagrindinės jėgos iš tikrųjų yra vienos dar neatrastos (ar suvienytos) jėgos pasireiškimai. Lygiai taip pat, kaip elektra, magnetizmas ir silpnoji jėga buvo sujungti į elektros srovės silpnąją sąveiką, jie veikia suvienodindami visas pagrindines jėgas.

Dabartinis kvantinis mechaninis aiškinimas šių jėgų yra tai, kad dalelės tiesiogiai nesąveikauja, o greičiau pasireiškia virtualiomis dalelėmis, kurios tarpininkauja realiai sąveikai. Visos jėgos, išskyrus sunkumą, buvo sujungtos į šį „standartinį modelį“.

Bandoma suvienyti gravitaciją su kitomis trimis pagrindinėmis jėgomis kvantinis gravitacija. Jis postuluoja virtualios dalelės egzistavimas vadinamas gravitonu, kuris būtų tarpininkas gravitacijos sąveikose. Iki šiol gravitonai nebuvo aptikti, o jokios kvantinės gravitacijos teorijos nebuvo sėkmingos ar visuotinai priimtos.