Kādi ir 4 pamatspēki?

Četri dabas pamatspēki patiesībā ir četri veidi, kā matērija mijiedarbojas Visumā. Gravitācija, vājākā no četrām, ir cilvēku ikdienā, taču paradoksālā kārtā tā šķiet diezgan spēcīga. Elektromagnētiskais spēks darbina mūsu elektriskās mašīnas, internetu un viedtālruņus. Pārējie divi spēki, spēcīgie un vājie kodolspēki, darbojas atomu līmenī un ietekmē elementārdaļiņas, piemēram, protonus un elektronus. Šie četri spēki ir iemesls, kāpēc pasaule pastāv tāpat kā tā, un katram spēkam ir unikālas īpašības un īpašības.

TL; DR (pārāk ilgi; Nelasīju)

Četri dabas pamatspēki, no stiprākajiem līdz vājākajiem, ir spēcīgais kodolspēks, elektromagnētiskais spēks, vājais kodolspēks un gravitācija.

Kad mijiedarbojas nedzīvi priekšmeti vai elementārdaļiņas, fundamentālie spēki ietekmē viņu uzvedību. Piemēram, gravitācijas spēka dēļ planētas riņķo ap Sauli. Zibens spēriens, jo elektromagnētiskā spēka dēļ starp mākoņiem un zemi lec elektroni. Atomi paliek kopā spēcīgā kodolspēka dēļ, un dabisko starojumu izraisa vājš kodolspēks.

Šiem spēkiem ir divas kopīgas iezīmes. Viņiem ir spēks, un viņi darbojas noteiktā attālumā. Papildus tam viņi katrs ir unikāls un darbojas uz matēriju pilnīgi atšķirīgi.

Visspēcīgākais no četriem spēkiem ir spēcīgais kodolspēks, kuram atomu kodolā jāpārvar otrais spēks - elektromagnētisms. Kodolus veido protoni un neitroni, un protoni to pozitīvo lādiņu dēļ atgrūž viens otru. Spēcīgais kodolspēks pārvar šo atgrūšanos un satur protonus cieši kopā kodolā.

Lai varētu salīdzināt pamatspēku spēku, zinātnieki bieži izmanto spēcīgo kodolspēku kā pamatu un piešķir tam vērtību 1. Katra pārējā spēka, kas ir vājāks, spēks tiek dots kā šī spēka daļa. Lai gan tas ir visspēcīgākais spēks, spēcīgais kodolspēks nedarbojas attālumā. Tas aprobežojas ar atoma kodolu, un tā diapazons ir tikai aptuveni vidējā kodola rādiuss.

Elektromagnētiskais spēks iedarbojas uz uzlādētām daļiņām un ir galvenā mijiedarbība, kas ir saistīts ar elektrību. Tā kā lielākajai daļai matēriju ir lādētu daļiņu līdzsvars, lieliem priekšmetiem ir tendence būt neitrāliem, un spēks uz tiem neietekmē. Kad objekti uzlādējas, piemēram, elektromotoros, akumulatoros vai ar statisko elektrību, lādiņi atgrūž un atšķirībā no lādiņiem piesaista. Elektroni ir negatīvās lādiņa nesēji un tos piesaista protoni, kuriem ir pozitīvs lādiņš. Pārvietojoties lādiņiem, tie rada magnētiskos laukus, kuriem ir ziemeļu un dienvidu stabi. Tāpat kā ar lādiņiem, divi līdzīgi stabi atgrūž un dažādi stabi piesaista.

Elektromagnētiskais spēks ir nedaudz mazāks par simto daļu no spēcīgā kodolspēka spēka, taču tas var darboties no attāluma. Kaut arī tas kļūst vājāks, ja lādētie objekti atrodas tālāk viens no otra, pievilcība un atgrūšanās teorētiski turpinās līdz bezgalībai. Tomēr lielos attālumos ietekme ir niecīga un var būt nenozīmīga.

Kamēr spēcīgais kodolspēks iedarbojas tikai uz kodola daļiņām, vājais kodolspēks iedarbojas uz daudzām elementārdaļiņām un ir atbildīgs par dabisko starojumu. Tas regulē veidu, kā elementi laika gaitā dabiski sadalās, un, kad atomi vairs netiek turēti kopā, tādas daļiņas kā elektroni izstaro radiācijas veidā. Tā rezultātā vājš kodolspēks ietekmē to, kā notiek kodola skaldīšana un kodolsintēze.

Vājais spēks ir mazāks par vienu miljono daļu tikpat spēcīgs kā spēcīgais kodolspēks, un tas darbojas tikai ļoti īsos attālumos. Lai gan tas var piesaistīt un atgrūst daļiņas, tā darbības diapazons ir tik ierobežots, ka tas faktiski nedarbojas tāpat kā citi spēki, kas velk vai nospiež attālumu. Vājš kodolspēks drīzāk atgādina līmi vai smērvielu, kas darbojas tikai plānā slānī starp elementārdaļiņām.

Gravitācija darbojas kā pievilcīgs spēks starp jebkuriem diviem objektiem, kuriem ir masa. Gravitācijas spēks ir atkarīgs no priekšmetu masas. Ikdienas smaguma spēks starp zemi un priekšmetiem, piemēram, automašīnu, ir automašīnas svars. Gravitācijas spēks ir tieši proporcionāls priekšmetu masai. Piemēram, 2 kvarti piena sver divreiz vairāk nekā 1 kvarts.

Gravitācija ir vājākais spēks, un tā ir mazāka par vienu miljono daļu no spēcīgā kodolspēka spēka. Kaut arī atomu līmenī ikdienas objekti ir ļoti vāji, to masas ir tik lielas, ka smaguma spēks kļūst diezgan spēcīgs. Lai iegūtu vēl lielāku masu, piemēram, planētās un zvaigznēs, gravitācijas spēks ir pietiekami spēcīgs, lai tās noturētu orbītā. Smagums ir kā elektromagnētiskais spēks, jo tas darbojas attālumā, teorētiski līdz bezgalībai. Tas kļūst svarīgi tādām milzīgām masām kā galaktikas, kas piesaista citas galaktikas pat tad, ja tās atrodas ļoti tālu viena no otras.

Ir viegli iedomāties citus dabā aktīvus spēkus, piemēram, vēju, sprādzienu vai reaktīvā dzinēja spēku. Tie visi ir sekundārie spēki, kas savā darbībā paļaujas uz pamatspēkiem. Piemēram, vējš pūš, jo laika apstākļi ir saistīti ar karstā gaisa pieaugumu un aukstā gaisa krišanu, un smaguma dēļ aukstais gaiss ir smagāks. Vējam ir spēks, jo gaisa molekulas satur kopā pamatspēki, ļaujot tām izdarīt grūdienu. Faktiski četri pamatspēki ir visa dzīvā būtnes pieredzes pamatā.