Was sind die 4 Grundkräfte?

Die vier Grundkräfte der Natur sind in Wirklichkeit die vier Arten, wie Materie im Universum interagiert. Die Schwerkraft, die schwächste der vier, ist im Alltag der Menschen präsent, scheint aber paradoxerweise ziemlich stark zu sein. Die elektromagnetische Kraft treibt unsere elektrischen Maschinen, das Internet und Smartphones an. Die beiden anderen Kräfte, die starke und die schwache Kernkraft, wirken auf atomarer Ebene und beeinflussen Elementarteilchen wie Protonen und Elektronen. Diese vier Kräfte sind der Grund, warum die Welt so existiert, wie sie ist, wobei jede Kraft einzigartige Eigenschaften und Eigenschaften hat.

TL; DR (zu lang; nicht gelesen)

Die vier Grundkräfte der Natur, vom stärksten bis zum schwächsten, sind die starke Kernkraft, die elektromagnetische Kraft, die schwache Kernkraft und die Schwerkraft.

Wenn unbelebte Objekte oder Elementarteilchen interagieren, beeinflussen die Grundkräfte ihr Verhalten. Zum Beispiel kreisen Planeten aufgrund der Gravitationskraft um die Sonne. Blitze schlagen ein, weil Elektronen aufgrund der elektromagnetischen Kraft zwischen Wolken und Boden springen. Atome bleiben wegen der starken Kernkraft zusammen, und natürliche Strahlung wird durch die schwache Kernkraft verursacht.

Diese Kräfte haben zwei Hauptmerkmale gemeinsam. Sie haben Kraft und agieren über eine gewisse Distanz hinweg. Darüber hinaus sind sie alle einzigartig und wirken auf ganz unterschiedliche Weise auf die Materie ein.

Die stärkste der vier Kräfte ist die starke Kernkraft, die im Atomkern die zweite Kraft, den Elektromagnetismus, überwinden muss. Kerne bestehen aus Protonen und Neutronen, wobei sich die Protonen aufgrund ihrer positiven Ladung gegenseitig abstoßen. Die starke Kernkraft überwindet diese Abstoßung und hält die Protonen im Kern eng zusammen.

Um die Stärke der Grundkräfte vergleichen zu können, verwenden Wissenschaftler oft die starke Kernkraft als Basis und weisen ihr einen Wert von 1 zu. Die Stärke jeder der anderen schwächeren Kräfte wird als Bruchteil dieser Stärke angegeben. Obwohl sie die stärkste Kraft ist, wirkt die starke Kernkraft nicht aus der Ferne. Es ist auf den Kern eines Atoms beschränkt und hat nur eine Reichweite von ungefähr dem Radius eines durchschnittlichen Kerns.

Die elektromagnetische Kraft wirkt auf geladene Teilchen und ist die Schlüsselinteraktion in allem, was mit Elektrizität zu tun hat. Da die meiste Materie ein Gleichgewicht geladener Teilchen hat, neigen große Objekte dazu, neutral zu sein und die Kraft hat keinen Einfluss auf sie. Wenn sich Gegenstände aufladen, wie zum Beispiel in Elektromotoren, in Batterien oder durch statische Elektrizität, stoßen sich ähnliche Ladungen ab und ungleiche Ladungen an. Elektronen sind die negativen Ladungsträger und werden von Protonen angezogen, die eine positive Ladung haben. Wenn sich Ladungen bewegen, erzeugen sie Magnetfelder mit Nord- und Südpolen. Wie bei Ladungen stoßen sich zwei gleiche Pole ab und unterschiedliche Pole ziehen sich an.

Die elektromagnetische Kraft ist knapp ein Hundertstel der Stärke der starken Kernkraft, kann aber aus der Ferne wirken. Während es schwächer wird, wenn die geladenen Objekte weiter auseinander liegen, gehen Anziehung und Abstoßung theoretisch ins Unendliche. Bei großen Entfernungen sind die Auswirkungen jedoch winzig und können vernachlässigbar sein.

Während die starke Kernkraft nur auf Teilchen im Kern wirkt, wirkt die schwache Kernkraft auf viele Elementarteilchen und ist für die natürliche Strahlung verantwortlich. Es bestimmt den natürlichen Abbau von Elementen im Laufe der Zeit, und wenn die Atome nicht mehr zusammengehalten werden, werden Teilchen wie Elektronen in Form von Strahlung ausgestoßen. Infolgedessen beeinflusst die schwache Kernkraft, wie Kernspaltung und Kernfusion ablaufen.

Die schwache Kraft ist weniger als ein Millionstel so stark wie die starke Kernkraft und wirkt nur auf sehr kurze Distanzen. Obwohl es Partikel anziehen und abstoßen kann, ist seine Reichweite so begrenzt, dass es nicht wirklich wie die anderen Kräfte wirkt, die über eine Distanz ziehen oder schieben. Die schwache Kernkraft ist eher wie ein Klebstoff oder Fett, aktiv nur in einer dünnen Schicht zwischen Elementarteilchen.

Die Schwerkraft wirkt als Anziehungskraft zwischen zwei beliebigen Objekten mit Masse. Die Schwerkraft hängt von der Masse der Objekte ab. Im Alltag ist die Schwerkraft zwischen der Erde und Gegenständen wie einem Auto das Gewicht des Autos. Die Schwerkraft ist direkt proportional zur Masse der Objekte. Zum Beispiel wiegen 2 Liter Milch doppelt so viel wie 1 Liter.

Die Schwerkraft ist die schwächste Kraft und beträgt weniger als ein Millionstel eines Millionstels der Stärke der starken Kernkraft. Obwohl auf atomarer Ebene sehr schwach, haben Alltagsgegenstände so viel Masse, dass die Schwerkraft ziemlich stark wird. Für noch mehr Masse, wie bei Planeten und Sternen, ist die Schwerkraft stark genug, um sie in der Umlaufbahn zu halten. Die Schwerkraft ist wie die elektromagnetische Kraft insofern, als sie auf Distanz wirkt, theoretisch bis ins Unendliche. Dies wird wichtig für riesige Massen wie Galaxien, die andere Galaxien anziehen, selbst wenn sie sehr weit voneinander entfernt sind.

Man kann sich leicht andere in der Natur aktive Kräfte vorstellen, wie den Wind, eine Explosion oder die Kraft eines Düsentriebwerks. Dies sind alles sekundäre Kräfte, die für ihre Wirkung auf die Grundkräfte angewiesen sind. Der Wind bläst zum Beispiel, weil das Wetter dazu führt, dass heiße Luft aufsteigt und kalte Luft fällt, wobei die kalte Luft aufgrund der Schwerkraft schwerer ist. Der Wind hat Kraft, weil die Luftmoleküle von den Grundkräften zusammengehalten werden, sodass sie einen Schub ausüben können. Tatsächlich stehen die vier fundamentalen Kräfte hinter allem, was Lebewesen erlebt.