Apa itu 4 Kekuatan Dasar?

Empat kekuatan fundamental alam sebenarnya adalah empat cara materi berinteraksi di alam semesta. Gravitasi, yang paling lemah dari keempatnya, hadir dalam kehidupan sehari-hari manusia, tetapi secara paradoks tampaknya cukup kuat. Gaya elektromagnetik menjalankan mesin listrik kita, Internet, dan ponsel pintar. Dua gaya lainnya, gaya nuklir kuat dan gaya nuklir lemah, beroperasi pada tingkat atom dan mempengaruhi partikel elementer seperti proton dan elektron. Keempat kekuatan ini adalah alasan dunia ada sebagaimana adanya, dengan masing-masing kekuatan memiliki sifat dan karakteristik yang unik.

TL; DR (Terlalu Panjang; Tidak Membaca)

Empat gaya fundamental alam, dari yang terkuat hingga terlemah, adalah gaya nuklir kuat, gaya elektromagnetik, gaya nuklir lemah, dan gravitasi.

Ketika benda mati atau partikel elementer berinteraksi, gaya fundamental mempengaruhi perilakunya. Misalnya, planet mengorbit mengelilingi matahari karena gaya gravitasi. Petir menyambar karena elektron melompat antara awan dan tanah karena gaya elektromagnetik. Atom tetap bersama karena gaya nuklir yang kuat, dan radiasi alam disebabkan oleh gaya nuklir yang lemah.

Kekuatan-kekuatan ini memiliki dua karakteristik utama yang sama. Mereka memiliki kekuatan dan mereka bertindak dalam jarak tertentu. Di luar itu, mereka masing-masing unik dan bertindak atas materi dengan cara yang sangat berbeda.

Yang paling kuat dari empat gaya adalah gaya nuklir kuat, yang harus mengatasi gaya nomor dua, elektromagnetisme, dalam inti atom. Inti terdiri dari proton dan neutron, dengan proton yang saling tolak menolak karena muatan positifnya. Gaya nuklir kuat mengatasi tolakan ini dan menahan proton berdekatan di dalam nukleus.

Untuk dapat membandingkan kekuatan gaya fundamental, para ilmuwan sering menggunakan gaya nuklir kuat sebagai dasar dan memberinya nilai 1. Kekuatan masing-masing kekuatan lain, yang lebih lemah, diberikan sebagai sebagian kecil dari kekuatan ini. Meskipun merupakan gaya yang paling kuat, gaya nuklir kuat tidak bekerja pada jarak jauh. Itu terbatas pada inti atom dan hanya memiliki jangkauan kira-kira jari-jari inti rata-rata.

Gaya elektromagnetik bekerja pada partikel bermuatan dan merupakan interaksi kunci dalam segala hal yang berkaitan dengan listrik. Karena sebagian besar materi memiliki keseimbangan partikel bermuatan, benda besar cenderung netral dan gaya tidak berpengaruh pada mereka. Ketika benda menjadi bermuatan, seperti pada motor listrik, pada baterai atau dengan listrik statis, muatan yang sejenis akan tolak-menolak dan muatan yang tidak sejenis akan tarik menarik. Elektron adalah pembawa muatan negatif dan tertarik ke proton, yang memiliki muatan positif. Ketika muatan bergerak, mereka menciptakan medan magnet yang memiliki kutub utara dan selatan. Seperti halnya muatan, dua kutub yang sejenis tolak menolak dan kutub yang berbeda tarik menarik.

Gaya elektromagnetik hanya di bawah seperseratus kekuatan gaya nuklir kuat, tetapi dapat bekerja dari kejauhan. Sementara itu semakin lemah ketika benda-benda bermuatan lebih jauh terpisah, daya tarik dan tolakan secara teoritis berlanjut hingga tak terhingga. Namun, pada jarak yang jauh efeknya kecil dan dapat diabaikan.

Sementara gaya nuklir kuat hanya bekerja pada partikel dalam nukleus, gaya nuklir lemah bekerja pada banyak partikel elementer dan bertanggung jawab atas radiasi alami. Ini mengatur cara elemen terurai secara alami dari waktu ke waktu, dan ketika atom tidak lagi disatukan, partikel seperti elektron dikeluarkan dalam bentuk radiasi. Akibatnya, gaya nuklir lemah mempengaruhi bagaimana fisi nuklir dan fusi nuklir berlangsung.

Gaya lemah kurang dari sepersejuta kekuatan nuklir kuat, dan hanya bekerja pada jarak yang sangat pendek. Meskipun dapat menarik dan menolak partikel, jangkauan operasinya sangat terbatas sehingga tidak benar-benar bertindak seperti gaya lain, yang menarik atau mendorong jarak. Gaya nuklir lemah lebih seperti lem atau minyak, hanya aktif pada lapisan tipis di antara partikel elementer.

Gravitasi bertindak sebagai gaya tarik menarik antara dua benda yang memiliki massa. Gaya gravitasi bergantung pada massa benda. Dalam kehidupan sehari-hari, gaya gravitasi antara bumi dan benda-benda seperti mobil adalah berat mobil. Gaya gravitasi berbanding lurus dengan massa benda. Misalnya, 2 liter susu memiliki berat dua kali lipat dari 1 liter.

Gravitasi adalah gaya terlemah dan kurang dari sepersejuta dari sepersejuta kekuatan gaya nuklir kuat. Meskipun sangat lemah pada tingkat atom, benda sehari-hari memiliki massa yang sangat besar sehingga gaya gravitasi menjadi cukup kuat. Untuk massa yang lebih besar, seperti di planet dan bintang, gaya gravitasi cukup kuat untuk menjaga mereka tetap di orbit. Gravitasi seperti gaya elektromagnetik yang bekerja pada jarak, secara teoritis hingga tak terhingga. Ini menjadi penting untuk massa besar seperti galaksi yang menarik galaksi lain bahkan ketika mereka sangat jauh.

Sangat mudah untuk membayangkan kekuatan lain yang aktif di alam, seperti angin, ledakan, atau kekuatan mesin jet. Ini semua adalah kekuatan sekunder yang mengandalkan kekuatan fundamental untuk tindakan mereka. Misalnya, angin bertiup karena cuaca melibatkan udara panas naik dan udara dingin turun, udara dingin menjadi lebih berat karena gravitasi. Angin memiliki kekuatan karena molekul-molekul udara disatukan oleh gaya-gaya fundamental, yang memungkinkan mereka untuk memberikan dorongan. Faktanya, empat kekuatan fundamental berada di balik semua yang dialami makhluk hidup.