Hva er de 4 grunnleggende styrkene?

De fire grunnleggende naturkreftene er egentlig de fire måtene materie samhandler i universet. Tyngdekraften, den svakeste av de fire, er tilstede i folks hverdag, men virker paradoksalt nok ganske sterk. Den elektromagnetiske kraften driver våre elektriske maskiner, Internett og smarttelefoner. De to andre kreftene, de sterke og de svake atomkreftene, opererer på atomnivå og påvirker elementære partikler som protoner og elektroner. Disse fire kreftene er grunnen til at verden eksisterer som den gjør, med hver styrke som har unike egenskaper og egenskaper.

TL; DR (for lang; Leste ikke)

De fire grunnleggende naturkreftene, sterkest til svakest, er den sterke kjernekraften, den elektromagnetiske kraften, den svake kjernekraften og tyngdekraften.

Når livløse objekter eller elementære partikler samhandler, påvirker de grunnleggende kreftene deres atferd. For eksempel kretser planeter rundt solen på grunn av gravitasjonskraften. Lyn slår fordi elektroner hopper mellom skyer og bakken på grunn av den elektromagnetiske kraften. Atomer holder sammen på grunn av den sterke kjernekraften, og naturlig stråling er forårsaket av den svake kjernekraften.

Disse kreftene har to hovedtrekk til felles. De har styrke og handler over en viss avstand. Utover det er de alle unike og handler på saken på helt forskjellige måter.

Den kraftigste av de fire kreftene er den sterke kjernekraften, som må overvinne kraft nummer to, elektromagnetisme, i atomkjernen. Kjerner består av protoner og nøytroner, med protonene som frastøter hverandre på grunn av deres positive ladninger. Den sterke kjernekraften overvinner denne frastøtingen og holder protonene tett sammen i kjernen.

For å kunne sammenligne styrken til de grunnleggende kreftene, bruker forskere ofte den sterke kjernekraften som grunnlag og tildeler den verdien 1. Styrken til hver av de andre kreftene, som er svakere, er gitt som en brøkdel av denne styrken. Selv om det er den mektigste kraften, handler ikke den sterke atomkraften på avstand. Den er begrenset til kjernen til et atom og har bare et område på omtrent radiusen til en gjennomsnittlig kjerne.

Den elektromagnetiske kraften virker på ladede partikler og er nøkkelinteraksjonen i alt som har med elektrisitet å gjøre. Fordi de fleste materier har en balanse mellom ladede partikler, har store gjenstander en tendens til å være nøytrale, og kraften har ingen effekt på dem. Når gjenstander blir ladet, for eksempel i elektriske motorer, i batterier eller med statisk elektrisitet, som ladninger frastøter og ulikt ladninger tiltrekker seg. Elektroner er negativladningsbærerne og tiltrekkes av protoner, som har en positiv ladning. Når ladninger beveger seg, lager de magnetfelt som har nord- og sørpoler. Som med ladninger frastøter to lignende stolper, og forskjellige stolper tiltrekker seg.

Den elektromagnetiske kraften er i underkant av en hundredel av styrken til den sterke atomkraften, men den kan virke på avstand. Mens det blir svakere når de ladede gjenstandene er lenger fra hverandre, fortsetter teoretisk tiltrekning og frastøt til uendelig. Imidlertid, på store avstander, er effekten liten og kan være ubetydelig.

Mens den sterke kjernekraften bare virker på partikler i kjernen, virker den svake kjernekraften på mange elementære partikler og er ansvarlig for naturlig stråling. Det styrer måten elementene brytes ned naturlig over tid, og når atomene ikke lenger holdes sammen, blir partikler som elektroner utdrevet i form av stråling. Som et resultat påvirker den svake kjernekraften hvordan kjernefisjonering og kjernefusjon foregår.

Den svake styrken er mindre enn en milliondel så sterk som den sterke kjernefysiske styrken, og den virker bare på veldig korte avstander. Selv om det kan tiltrekke seg og frastøte partikler, er dets rekkevidde så begrenset at det egentlig ikke fungerer som de andre kreftene, som trekker eller skyver over en avstand. Den svake kjernekraften er mer som et lim eller fett, bare aktivt i et tynt lag mellom elementære partikler.

Tyngdekraften fungerer som en attraktiv kraft mellom to objekter som har masse. Tyngdekraften avhenger av gjenstandens masse. I hverdagen er tyngdekraften mellom jorden og gjenstander som en bil vekten av bilen. Tyngdekraften er direkte proporsjonal med massen til gjenstandene. For eksempel veier 2 liter melk dobbelt så mye som 1 liter.

Tyngdekraften er den svakeste kraften og er mindre enn en milliondel av en milliondel styrken til den sterke atomkraften. Selv om det er veldig svakt på atomnivå, har hverdagsobjekter så mye masse at tyngdekraften blir ganske sterk. For enda mer masse, for eksempel i planeter og stjerner, er tyngdekraften sterk nok til å holde dem i bane. Tyngdekraften er som den elektromagnetiske kraften ved at den virker på avstand, teoretisk ut til uendelig. Dette blir viktig for store masser som galakser som tiltrekker seg andre galakser selv når de er veldig langt fra hverandre.

Det er lett å forestille seg andre krefter som er aktive i naturen, for eksempel vinden, en eksplosjon eller kraften til en jetmotor. Dette er alle sekundære krefter som stoler på de grunnleggende kreftene for deres handling. For eksempel blåser vinden fordi været innebærer at varm luft stiger og kald luft faller, og kald luft er tyngre på grunn av tyngdekraften. Vinden har kraft fordi luftmolekylene holdes sammen av de grunnleggende kreftene, slik at de kan utøve et trykk. Faktisk er de fire grunnleggende kreftene som ligger bak alt det som lever.