Mitkä ovat neljä perusjoukkoa?

Luonnon neljä perusvoimaa ovat tosiasiallisesti neljä tapaa, jolla aine toimii maailmankaikkeudessa. Painovoima, heikoin neljästä, on läsnä ihmisten jokapäiväisessä elämässä, mutta näyttää paradoksaalisesti melko voimakkaalta. Sähkömagneettinen voima käyttää sähkökoneitamme, Internetiä ja älypuhelimia. Kaksi muuta voimaa, vahvat ja heikot ydinvoimat, toimivat atomitasolla ja vaikuttavat alkuhiukkasiin, kuten protoneihin ja elektroneihin. Nämä neljä voimaa ovat syy siihen, että maailma on olemassa sellaisenaan, ja jokaisella voimalla on ainutlaatuiset ominaisuudet ja ominaisuudet.

TL; DR (liian pitkä; Ei lukenut)

Luonnon neljä perusvoimaa, vahvimmista heikoimpiin, ovat vahva ydinvoima, sähkömagneettinen voima, heikko ydinvoima ja painovoima.

Elottomien esineiden tai alkeishiukkasten vuorovaikutuksessa perusvoimat vaikuttavat heidän käyttäytymiseensä. Esimerkiksi planeetat kiertävät auringon ympäri painovoiman takia. Salama iskee, koska elektronit hyppäävät pilvien ja maan väliin sähkömagneettisen voiman vuoksi. Atomit pysyvät yhdessä vahvan ydinvoiman vuoksi, ja heikko ydinvoima aiheuttaa luonnollisen säteilyn.

Näillä voimilla on kaksi yhteistä pääominaisuutta. Heillä on voimaa ja he toimivat tietyllä etäisyydellä. Sen lisäksi ne ovat kukin ainutlaatuisia ja vaikuttavat aineeseen täysin eri tavoin.

Tehokkain neljästä voimasta on vahva ydinvoima, jonka on voitettava ydinvoiman numero kaksi voima, sähkömagneetti. Ytimet koostuvat protoneista ja neutronista, ja protonit hylkäävät toisiaan positiivisten varaustensa vuoksi. Vahva ydinvoima voittaa tämän torjunnan ja pitää protonit lähellä toisiaan ytimessä.

Voidakseen verrata perusvoimien voimaa tutkijat käyttävät usein vahvaa ydinvoimaa perustana ja antavat sille arvon 1. Kunkin muun heikomman voiman vahvuus annetaan murto-osana tästä voimasta. Vaikka se on tehokkain voima, voimakas ydinvoima ei toimi etäisyydellä. Se rajoittuu atomin ytimeen, ja sen alue on vain suunnilleen keskimääräisen ytimen säde.

Sähkömagneettinen voima vaikuttaa varattuihin hiukkasiin ja on keskeinen vuorovaikutus kaikkeen sähköön liittyvään. Koska suurimmalla osalla aineista on varautuneiden hiukkasten tasapaino, suuret esineet ovat yleensä neutraaleja eikä voimalla ole vaikutusta niihin. Kun esineet latautuvat, kuten sähkömoottoreissa, akuissa tai staattisella sähköllä, kuten varaukset hylkäävät ja toisin kuin varaukset houkuttelevat. Elektronit ovat negatiivisen varauksen kantajia ja houkuttelevat protoneihin, joilla on positiivinen varaus. Kun varaukset liikkuvat, ne luovat magneettikenttiä, joilla on pohjois- ja etelänavat. Kuten latausten kohdalla, kaksi samanlaista napaa hylkää ja eri napat houkuttelevat.

Sähkömagneettinen voima on hieman alle sadasosan vahvan ydinvoiman voimasta, mutta se voi toimia etäisyydellä. Vaikka se heikkenee, kun varatut esineet ovat kauempana toisistaan, vetovoima ja vastenmielisyys jatkuvat teoriassa äärettömyyteen. Suurilla etäisyyksillä vaikutukset ovat kuitenkin pieniä ja voivat olla merkityksettömiä.

Vaikka voimakas ydinvoima vaikuttaa vain ytimen hiukkasiin, heikko ydinvoima vaikuttaa moniin alkeishiukkasiin ja on vastuussa luonnollisesta säteilystä. Se säätelee sitä, miten elementit hajoavat luonnollisesti ajan myötä, ja kun atomeja ei enää pidetä yhdessä, hiukkaset, kuten elektronit, karkotetaan säteilyn muodossa. Tämän seurauksena heikko ydinvoima vaikuttaa siihen, miten ydinfissio ja ydinfuusio tapahtuvat.

Heikko voima on alle miljoonasosa yhtä vahva kuin vahva ydinvoima, ja se toimii vain hyvin lyhyillä etäisyyksillä. Vaikka se voi houkutella ja torjua hiukkasia, sen toiminta-alue on niin rajallinen, että se ei todellakaan toimi kuten muut voimat, jotka vetävät tai työntävät etäisyyttä. Heikko ydinvoima muistuttaa enemmän liimaa tai rasvaa, joka toimii vain ohuena kerroksena alkeishiukkasten välillä.

Painovoima toimii vetovoimana minkä tahansa kahden massaa olevan kohteen välillä. Painovoima riippuu esineiden massasta. Arjessa maan ja esineiden, kuten auton, välinen painovoima on auton paino. Painovoima on suoraan verrannollinen esineiden massaan. Esimerkiksi 2 litraa maitoa painaa kaksi kertaa yhtä litraa.

Painovoima on heikoin voima, ja se on alle miljoonasosa miljoonasosasta vahvan ydinvoiman voimaa. Vaikka jokapäiväisillä esineillä onkin erittäin heikko atomitasolla, niiden massa on niin suuri, että painovoimasta tulee melko voimakas. Vielä enemmän massaa, kuten planeetoilla ja tähdillä, painovoima on tarpeeksi vahva pitämään ne kiertoradalla. Painovoima on kuin sähkömagneettinen voima, koska se toimii etäisyydellä, teoreettisesti loppuun asti. Tästä tulee tärkeä valtaville massoille, kuten galakseille, jotka houkuttelevat muita galakseja, vaikka ne olisivatkin kaukana toisistaan.

On helppo kuvitella muita luonnossa aktiivisia voimia, kuten tuuli, räjähdys tai suihkumoottorin voima. Nämä kaikki ovat toissijaisia ​​voimia, jotka luottavat toimintaansa perusvoimiin. Esimerkiksi tuuli puhaltaa, koska sää aiheuttaa kuuman ilman nousua ja kylmän ilman putoamista, kylmä ilma on painavamman vuoksi raskaampaa. Tuulella on voimaa, koska ilman molekyylit pysyvät yhdessä perusvoimien avulla, jolloin ne voivat työntää. Itse asiassa kaikki neljä perusvoimaa ovat kaiken elävän kokemuksen takana.