Mis on neli põhijõudu?

Neli looduse põhijõudu on tegelikult neli viisi, kuidas aine universumis toimib. Gravitatsioon, neljast kõige nõrgem, on inimeste igapäevaelus olemas, kuid paradoksaalselt tundub see üsna tugev. Elektromagnetiline jõud juhib meie elektrimasinaid, Internetti ja nutitelefone. Kaks ülejäänud jõudu, tugevad ja nõrgad tuumajõud, toimivad aatomi tasandil ja mõjutavad elementaarosakesi nagu prootonid ja elektronid. Need neli jõudu on põhjuseks, miks maailm eksisteerib sellisena nagu ta on, kusjuures igal jõul on unikaalsed omadused ja omadused.

TL; DR (liiga pikk; Ei lugenud)

Neli looduse põhijõudu, tugevamast kuni nõrgimani, on tugev tuumajõud, elektromagnetiline jõud, nõrk tuumajõud ja raskusjõud.

Elutute esemete või elementaarosakeste vastastikmõjus mõjutavad põhijõud nende käitumist. Näiteks tiirlevad planeedid ümber päikese gravitatsioonijõu tõttu. Välk lööb, sest elektronid hüppavad elektromagnetilise jõu tõttu pilvede ja maa vahele. Aatomid püsivad koos tugeva tuumajõu tõttu ja loodusliku kiirguse põhjustab nõrk tuumajõud.

Nendel jõududel on kaks ühist omadust. Neil on jõudu ja nad tegutsevad teatud vahemaa tagant. Peale selle on nad kõik ainulaadsed ja toimivad mateeria suhtes täiesti erineval viisil.

Neljast jõust kõige võimsam on tugev tuumajõud, mis peab aatomituumas ületama jõu number kaks, elektromagnetismi. Tuumad koosnevad prootonitest ja neutronitest, prootonid tõrjuvad üksteist oma positiivsete laengute tõttu. Tugev tuumajõud ületab selle tõrjumise ja hoiab prootoneid tuumas tihedalt koos.

Põhijõudude tugevuse võrdlemiseks kasutavad teadlased sageli tugevat tuumajõudu ja määravad sellele väärtuse 1. Kõigi teiste nõrgemate jõudude tugevus on antud murdosa sellest tugevusest. Kuigi see on kõige võimsam jõud, ei toimi tugev tuumajõud kaugelt. See piirdub aatomi tuumaga ja on ainult keskmise tuuma raadiusega.

Elektromagnetiline jõud toimib laetud osakestele ja on peamine vastastikmõju elektriga seonduvas. Kuna enamikul ainetel on laetud osakeste tasakaal, kipuvad suured objektid olema neutraalsed ja jõud ei mõjuta neid. Kui objektid laetakse, näiteks elektrimootorites, akudes või staatilise elektriga, tõrjuvad laengud ja erinevalt laengud tõmbavad ligi. Elektronid on negatiivse laengu kandjad ja neid tõmbavad prootonid, millel on positiivne laeng. Laengute liikumisel tekitavad nad magnetvälju, millel on põhja- ja lõunapoolus. Nagu laengute puhul, tõrjuvad kaks sarnast poolust ja erinevad poolused tõmbavad ligi.

Elektromagnetiline jõud on tugevast tuumajõust veidi vähem kui sajandik, kuid see võib toimida kaugel. Ehkki see muutub nõrgemaks, kui laetud objektid on üksteisest kaugemal, jätkub külgetõmme ja tõrjumine teoreetiliselt lõpmatuseni. Kuid suurte vahemaade korral on mõju väike ja võib olla tühine.

Kui tugev tuumajõud mõjub ainult tuumas olevatele osakestele, siis nõrk tuumajõud mõjub paljudele elementaarosakestele ja vastutab loodusliku kiirguse eest. See reguleerib seda, kuidas elemendid aja jooksul loomulikult lagunevad ja kui aatomeid enam koos ei hoita, väljutatakse sellised osakesed nagu elektronid kiirguse kujul. Selle tulemusena mõjutab nõrk tuumajõud tuuma lõhustumist ja tuumasünteesi.

Nõrk jõud on vähem kui miljonikosa sama tugev kui tugev tuumajõud ja see toimib vaid väga lühikestel vahemaadel. Ehkki see suudab osakesi ligi meelitada ja tõrjuda, on selle tööulatus nii piiratud, et see ei toimi tegelikult nagu teised jõud, mis tõmbavad kaugemale. Nõrk tuumajõud sarnaneb pigem liimiga või määrdega, mis töötab ainult õhukese kihina elementaarosakeste vahel.

Gravitatsioon toimib atraktiivse jõuna kahe massi omava objekti vahel. Raskusjõud sõltub esemete massist. Igapäevaelus on maa ja esemete, näiteks auto, vahelise raskusjõu auto kaal. Raskusjõud on otseselt proportsionaalne objektide massiga. Näiteks kaalub 2 piima piima kaks korda rohkem kui 1 piir.

Raskusjõud on kõige nõrgem jõud ja on tugeva tuumajõu tugevusest vähem kui üks miljonikosa. Ehkki aatomi tasandil on igapäevased esemed väga nõrgad, on raskusjõud üsna tugev. Veelgi suurema massi jaoks, näiteks planeetidel ja tähtedel, on raskusjõud piisavalt tugev, et neid orbiidil hoida. Raskusjõud on nagu elektromagnetiline jõud, kuna see toimib teoreetiliselt lõpmatuseni. See muutub oluliseks selliste tohutute masside jaoks nagu galaktikad, mis meelitavad teisi galaktikaid ka siis, kui nad asuvad üksteisest väga kaugel.

On lihtne ette kujutada muid looduses aktiivseid jõude, nagu tuul, plahvatus või reaktiivmootori jõud. Need kõik on teisejärgulised jõud, mis toetuvad oma tegevuses põhijõududele. Näiteks puhub tuul, kuna ilmaga kaasneb kuuma õhu tõus ja külm õhk langeb, külm õhk on raskusjõu tõttu raskem. Tuulel on jõud, sest õhu molekule hoiavad põhijõud koos, võimaldades neil suruda. Tegelikult on kõik elusolendite kogetu taga neli põhijõudu.