Vad är de fyra grundläggande styrkorna?

De fyra grundläggande naturkrafterna är egentligen de fyra sätt som materia interagerar i universum. Tyngdkraften, den svagaste av de fyra, finns i människors vardag, men verkar paradoxalt nog ganska stark. Den elektromagnetiska kraften driver våra elektriska maskiner, Internet och smarta telefoner. De andra två krafterna, de starka och de svaga kärnkrafterna, arbetar på atomnivå och påverkar elementära partiklar som protoner och elektroner. Dessa fyra krafter är anledningen till att världen existerar som den gör, och varje kraft har unika egenskaper och egenskaper.

TL; DR (för lång; Läste inte)

De fyra grundläggande naturkrafterna, starkast till svagast, är den starka kärnkraften, den elektromagnetiska kraften, den svaga kärnkraften och tyngdkraften.

När livlösa föremål eller elementära partiklar samverkar påverkar de grundläggande krafterna deras beteende. Till exempel kretsar planeter runt solen på grund av gravitationskraften. Blixt slår på grund av att elektroner hoppar mellan moln och mark på grund av den elektromagnetiska kraften. Atomer förblir tillsammans på grund av den starka kärnkraften och naturlig strålning orsakas av den svaga kärnkraften.

Dessa krafter har två huvudegenskaper gemensamt. De har styrka och de agerar över ett visst avstånd. Utöver det är de alla unika och agerar på materien på helt olika sätt.

Den kraftfullaste av de fyra krafterna är den starka kärnkraften som måste övervinna kraft nummer två, elektromagnetism, i atomkärnan. Kärnor består av protoner och neutroner, med protonerna som stöter varandra på grund av deras positiva laddningar. Den starka kärnkraften övervinner denna avstötning och håller protonerna nära varandra i kärnan.

För att kunna jämföra styrkan hos de grundläggande krafterna använder forskare ofta den starka kärnkraften som bas och tilldelar den ett värde på 1. Styrkan hos var och en av de andra krafterna, som är svagare, ges som en bråkdel av denna styrka. Även om det är den starkaste kraften, agerar den starka kärnkraften inte på avstånd. Den är begränsad till en atoms kärna och har bara ett intervall på ungefär radien för en genomsnittlig kärna.

Den elektromagnetiska kraften verkar på laddade partiklar och är nyckelinteraktionen i allt som har med elektricitet att göra. Eftersom de flesta ämnen har en balans mellan laddade partiklar tenderar stora föremål att vara neutrala och kraften har ingen effekt på dem. När föremål laddas, till exempel i elmotorer, i batterier eller med statisk elektricitet, som laddningar stöter bort och till skillnad från laddningar lockar. Elektroner är de negativa laddningsbärarna och lockas av protoner, som har en positiv laddning. När laddningar rör sig skapar de magnetfält som har nord- och sydpoler. Som med laddningar stöter två liknande stolpar från sig och olika stolpar lockar.

Den elektromagnetiska kraften är knappt en hundradels styrka för den starka kärnkraften, men den kan verka på avstånd. Medan det blir svagare när de laddade föremålen är längre ifrån varandra fortsätter attraktionen och avstötningen teoretiskt till oändligheten. Men på stora avstånd är effekterna små och kan vara försumbara.

Medan den starka kärnkraften endast verkar på partiklar i kärnan, verkar den svaga kärnkraften på många elementära partiklar och är ansvarig för naturlig strålning. Det reglerar hur element bryts ner naturligt över tiden, och när atomerna inte längre hålls ihop, utvisas partiklar som elektroner i form av strålning. Som ett resultat påverkar den svaga kärnkraftsstyrkan hur kärnklyvning och kärnkraftsfusion sker.

Den svaga kraften är mindre än en miljonedel så stark som den starka kärnkraften, och den verkar på mycket korta avstånd. Även om det kan locka till sig och stöta bort partiklar är dess arbetsområde så begränsat att det inte fungerar som de andra krafterna som drar eller skjuter över ett avstånd. Den svaga kärnkraften är mer som ett lim eller fett, endast aktivt i ett tunt lager mellan elementära partiklar.

Gravitation fungerar som en attraktiv kraft mellan två objekt som har massa. Tyngdkraften beror på föremålens massa. I vardagen är tyngdkraften mellan jorden och föremål som en bil bilens vikt. Tyngdkraften är direkt proportionell mot föremålens massa. Till exempel väger 2 liter mjölk dubbelt så mycket som 1 liter.

Tyngdkraften är den svagaste kraften och är mindre än en miljonedel av en miljondel styrka för den starka kärnkraftsstyrkan. Även om det är mycket svagt på atomnivå, har vardagliga föremål så mycket massa att tyngdkraften blir ganska stark. För ännu mer massa, som i planeter och stjärnor, är tyngdkraften tillräckligt stark för att hålla dem i omlopp. Gravitation är som den elektromagnetiska kraften genom att den verkar på avstånd, teoretiskt ut till oändligheten. Detta blir viktigt för stora massor som galaxer som lockar andra galaxer även när de är mycket långt ifrån varandra.

Det är lätt att föreställa sig andra krafter som är aktiva i naturen, till exempel vinden, en explosion eller kraften från en jetmotor. Dessa är alla sekundära krafter som förlitar sig på de grundläggande krafterna för sin handling. Till exempel blåser vinden eftersom vädret innebär att varm luft stiger och kall luft faller, den kalla luften är tyngre på grund av tyngdkraften. Vinden har kraft eftersom luftmolekylerna hålls samman av de grundläggande krafterna och låter dem utöva ett tryck. Faktum är att de fyra grundläggande krafterna ligger bakom allt levande varelse upplever.