4 základní fyzikální síly

Základní síly (nebo základní interakce) fyzika jsou způsoby interakce jednotlivých částic. Ukazuje se, že každá jednotlivá pozorovaná interakce probíhající ve vesmíru může být rozdělena a popsána pouze čtyřmi typy interakcí:

• Gravitace
• Elektromagnetismus
• Slabá interakce (nebo Slabá jaderná síla)
• Silná interakce (nebo silná jaderná síla)

Z fundamentálních sil má gravitace nejvzdálenější dosah, ale ve skutečné velikosti je nejslabší.

Je to čistě přitažlivá síla, která zasahuje i „prázdnou“ prázdnotu prostoru, která má čerpat dvě masy k sobě. Udržuje planety na oběžné dráze kolem Slunce a Měsíc na oběžné dráze kolem Země.

Gravitace je popsána v teorie obecné relativity, který ji definuje jako zakřivení spacetime kolem objektu hmoty. Toto zakřivení zase vytváří situaci, kdy cesta nejmenší energie směřuje k jinému objektu hmoty.

Elektromagnetismus je interakce částic s elektrickým nábojem. Nabité částice v klidu interagují skrz elektrostatické síly, zatímco v pohybu interagují přes elektrické i magnetické síly.

Po dlouhou dobu byly elektrické a magnetické síly považovány za různé síly, ale nakonec byly sjednoceny James Clerk Maxwell v roce 1864, pod Maxwellovými rovnicemi. Ve 40. letech 20. století konsolidovala kvantová elektrodynamika elektromagnetismus s kvantovou fyzikou.

Elektromagnetismus je možná nejrozšířenější silou v našem světě, protože může ovlivňovat věci v přiměřené vzdálenosti a se slušným množstvím síly.

Slabá interakce je velmi silná síla, která působí na měřítko atomového jádra. Způsobuje jevy, jako je beta rozpad. To bylo sloučeno s elektromagnetismem jako jediná interakce volala “electroweak interakce.” Slabá interakce je zprostředkována W bosonem (existují dva typy, W⁺ a w^- bosony) a také bosony Z.

Nejsilnější ze sil je vhodně pojmenovaná silná interakce, což je síla, která mimo jiné udržuje nukleony (protony a neutrony) svázané pohromadě. V atom helianapříklad je dostatečně silná, aby svázala dva protony společně, i když jejich kladné elektrické náboje způsobují, že se navzájem odrazují.

Silná interakce v podstatě umožňuje, aby částice zvané gluony vázaly kvarky a vytvořily na prvním místě nukleony. Gluony mohou také interagovat s jinými gluony, což dává silné interakci teoreticky nekonečnou vzdálenost, i když její hlavní projevy jsou na subatomické úrovni.

Mnoho fyziků věří, že všechny čtyři základní síly jsou ve skutečnosti projevy jediné základní (nebo sjednocené) síly, která musí být dosud objevena. Stejně jako elektřina, magnetismus a slabá síla byly sjednoceny do elektroslabé interakce, snaží se sjednotit všechny základní síly.

Aktuální kvantová mechanická interpretace z těchto sil je to, že částice neinteragují přímo, ale spíše projevují virtuální částice, které zprostředkovávají skutečné interakce. Všechny síly kromě gravitace byly sloučeny do tohoto „standardního modelu“ interakce.

Je nazývána snaha sjednotit gravitaci s dalšími třemi základními silami kvantová gravitace. Předpokládá to existence virtuální částice nazývá graviton, což by byl zprostředkujícím prvkem gravitačních interakcí. K dnešnímu dni nebyly gravitony detekovány a žádné teorie kvantové gravitace nebyly úspěšné ani všeobecně přijaty.