Ποιες είναι οι 4 θεμελιώδεις δυνάμεις;

Οι τέσσερις θεμελιώδεις δυνάμεις της φύσης είναι πραγματικά οι τέσσερις τρόποι αλληλεπίδρασης της ύλης στο σύμπαν. Η βαρύτητα, η πιο αδύναμη από τις τέσσερις, υπάρχει στην καθημερινή ζωή των ανθρώπων, αλλά παράδοξα φαίνεται αρκετά ισχυρή. Η ηλεκτρομαγνητική δύναμη τρέχει τις ηλεκτρικές μηχανές μας, το Διαδίκτυο και τα έξυπνα τηλέφωνα. Οι άλλες δύο δυνάμεις, οι ισχυρές και οι αδύναμες πυρηνικές δυνάμεις, λειτουργούν στο ατομικό επίπεδο και επηρεάζουν στοιχειώδη σωματίδια όπως πρωτόνια και ηλεκτρόνια. Αυτές οι τέσσερις δυνάμεις είναι ο λόγος που υπάρχει ο κόσμος όπως συμβαίνει, με κάθε δύναμη να έχει μοναδικές ιδιότητες και χαρακτηριστικά.

TL; DR (Πάρα πολύ καιρό; Δεν διαβάστηκε)

Οι τέσσερις θεμελιώδεις δυνάμεις της φύσης, ισχυρότερες έως πιο αδύναμες, είναι η ισχυρή πυρηνική δύναμη, η ηλεκτρομαγνητική δύναμη, η ασθενής πυρηνική δύναμη και η βαρύτητα.

Όταν τα άψυχα αντικείμενα ή τα στοιχειώδη σωματίδια αλληλεπιδρούν, οι θεμελιώδεις δυνάμεις επηρεάζουν τη συμπεριφορά τους. Για παράδειγμα, οι πλανήτες περιστρέφονται γύρω από τον ήλιο λόγω της βαρυτικής δύναμης. Ο κεραυνός χτυπά επειδή τα ηλεκτρόνια πηδούν ανάμεσα στα σύννεφα και το έδαφος λόγω της ηλεκτρομαγνητικής δύναμης. Τα άτομα παραμένουν μαζί λόγω της ισχυρής πυρηνικής δύναμης και η φυσική ακτινοβολία προκαλείται από την αδύναμη πυρηνική δύναμη.

Αυτές οι δυνάμεις έχουν κοινά δύο κύρια χαρακτηριστικά. Έχουν δύναμη και δρουν σε μια συγκεκριμένη απόσταση. Πέρα από αυτό, είναι ο καθένας μοναδικός και ενεργεί επί της ύλης με εντελώς διαφορετικούς τρόπους.

Η πιο ισχυρή από τις τέσσερις δυνάμεις είναι η ισχυρή πυρηνική δύναμη, η οποία πρέπει να ξεπεράσει τη δεύτερη δύναμη, τον ηλεκτρομαγνητισμό, στον ατομικό πυρήνα. Οι πυρήνες αποτελούνται από πρωτόνια και νετρόνια, με τα πρωτόνια να απωθούν το ένα το άλλο λόγω των θετικών φορτίων τους. Η ισχυρή πυρηνική δύναμη ξεπερνά αυτήν την απώθηση και κρατά τα πρωτόνια κοντά στον πυρήνα.

Για να είναι σε θέση να συγκρίνουν τη δύναμη των θεμελιωδών δυνάμεων, οι επιστήμονες χρησιμοποιούν συχνά την ισχυρή πυρηνική δύναμη ως βάση και της αποδίδουν μια τιμή 1. Η δύναμη καθεμιάς από τις άλλες δυνάμεις, οι οποίες είναι ασθενέστερες, δίνεται ως κλάσμα αυτής της δύναμης. Ενώ είναι η πιο ισχυρή δύναμη, η ισχυρή πυρηνική δύναμη δεν ενεργεί από απόσταση. Περιορίζεται στον πυρήνα ενός ατόμου και έχει μόνο ένα εύρος περίπου ακτίνας ενός μέσου πυρήνα.

Η ηλεκτρομαγνητική δύναμη δρα στα φορτισμένα σωματίδια και είναι η βασική αλληλεπίδραση σε οτιδήποτε σχετίζεται με τον ηλεκτρισμό. Επειδή το μεγαλύτερο μέρος της ύλης έχει μια ισορροπία φορτισμένων σωματιδίων, τα μεγάλα αντικείμενα τείνουν να είναι ουδέτερα και η δύναμη δεν επηρεάζει αυτά. Όταν τα αντικείμενα φορτίζονται, όπως σε ηλεκτρικούς κινητήρες, σε μπαταρίες ή με στατικό ηλεκτρισμό, όπως τα φορτία απωθούν και αντίθετα τα φορτία προσελκύουν. Τα ηλεκτρόνια είναι οι φορείς αρνητικού φορτίου και έλκονται από πρωτόνια, τα οποία έχουν θετικό φορτίο. Όταν κινούνται τα φορτία, δημιουργούν μαγνητικά πεδία που έχουν βόρειους και νότιους πόλους. Όπως και με τα φορτία, δύο πόλοι απωθούν και οι διαφορετικοί πόλοι προσελκύουν.

Η ηλεκτρομαγνητική δύναμη είναι ακριβώς κάτω από το ένα εκατοστό της ισχύος της ισχυρής πυρηνικής δύναμης, αλλά μπορεί να δράσει από απόσταση. Ενώ γίνεται πιο αδύναμο όταν τα φορτισμένα αντικείμενα είναι πιο μακριά, η έλξη και η απώθηση θεωρητικά συνεχίζουν στο άπειρο. Ωστόσο, σε μεγάλες αποστάσεις τα αποτελέσματα είναι μικρά και μπορεί να είναι αμελητέα.

Ενώ η ισχυρή πυρηνική δύναμη δρα μόνο σε σωματίδια στον πυρήνα, η ασθενής πυρηνική δύναμη δρα σε πολλά στοιχειώδη σωματίδια και είναι υπεύθυνη για τη φυσική ακτινοβολία. Ρυθμίζει τον τρόπο με τον οποίο τα στοιχεία διασπώνται φυσικά με την πάροδο του χρόνου και όταν τα άτομα δεν συγκρατούνται πλέον μαζί, σωματίδια όπως τα ηλεκτρόνια αποβάλλονται με τη μορφή ακτινοβολίας. Ως αποτέλεσμα, η ασθενής πυρηνική δύναμη επηρεάζει τον τρόπο με τον οποίο πραγματοποιούνται η πυρηνική σχάση και η πυρηνική σύντηξη.

Η ασθενής δύναμη είναι μικρότερη από το ένα εκατοστό όσο η ισχυρή πυρηνική δύναμη και δρα σε πολύ μικρές αποστάσεις. Ενώ μπορεί να προσελκύσει και να απωθήσει σωματίδια, το εύρος λειτουργίας του είναι τόσο περιορισμένο που δεν ενεργεί πραγματικά όπως οι άλλες δυνάμεις, οι οποίες τραβούν ή ωθούν σε απόσταση. Η ασθενής πυρηνική δύναμη μοιάζει περισσότερο με κόλλα ή γράσο, ενεργό μόνο σε ένα λεπτό στρώμα μεταξύ στοιχειωδών σωματιδίων.

Η βαρύτητα λειτουργεί ως μια ελκυστική δύναμη ανάμεσα σε δύο αντικείμενα που έχουν μάζα. Η δύναμη της βαρύτητας εξαρτάται από τη μάζα των αντικειμένων. Στην καθημερινή ζωή, η δύναμη της βαρύτητας μεταξύ της γης και αντικειμένων όπως το αυτοκίνητο είναι το βάρος του αυτοκινήτου. Η δύναμη της βαρύτητας είναι άμεσα ανάλογη με τη μάζα των αντικειμένων. Για παράδειγμα, 2 λίτρα γάλα ζυγίζουν δύο φορές περισσότερο από 1 λίτρο.

Η βαρύτητα είναι η ασθενέστερη δύναμη και είναι μικρότερη από το ένα εκατοστό του εκατοστιαίου εκατοστού της δύναμης της ισχυρής πυρηνικής δύναμης. Αν και είναι πολύ αδύναμα σε ατομικό επίπεδο, τα καθημερινά αντικείμενα έχουν τόσο μεγάλη μάζα που η δύναμη της βαρύτητας γίνεται αρκετά ισχυρή. Για ακόμη μεγαλύτερη μάζα, όπως σε πλανήτες και αστέρια, η δύναμη της βαρύτητας είναι αρκετά ισχυρή για να τα κρατήσει σε τροχιά. Η βαρύτητα είναι σαν την ηλεκτρομαγνητική δύναμη στο ότι δρα σε απόσταση, θεωρητικά έξω στο άπειρο. Αυτό γίνεται σημαντικό για τεράστιες μάζες, όπως γαλαξίες που προσελκύουν άλλους γαλαξίες, ακόμη και όταν βρίσκονται πολύ μακριά.

Είναι εύκολο να φανταστεί κανείς άλλες δυνάμεις που δραστηριοποιούνται στη φύση, όπως ο άνεμος, μια έκρηξη ή η δύναμη ενός κινητήρα τζετ. Αυτές είναι όλες οι δευτερεύουσες δυνάμεις που βασίζονται στις θεμελιώδεις δυνάμεις για τη δράση τους. Για παράδειγμα, ο άνεμος φυσά επειδή ο καιρός συνεπάγεται αύξηση του θερμού αέρα και πτώση του κρύου αέρα, ενώ ο κρύος αέρας είναι βαρύτερος λόγω της βαρύτητας. Ο άνεμος έχει δύναμη επειδή τα μόρια του αέρα συγκρατούνται από τις θεμελιώδεις δυνάμεις, επιτρέποντάς τους να ασκήσουν ώθηση. Στην πραγματικότητα, οι τέσσερις θεμελιώδεις δυνάμεις είναι πίσω από όλα όσα ζουν οι εμπειρίες.