De 4 grunnleggende kreftene i fysikk

De grunnleggende kreftene (eller grunnleggende interaksjonene) av fysikk er måtene individuelle partikler interagerer med hverandre. Det viser seg at hver enkelt interaksjon observert som finner sted i universet kan brytes ned og beskrives av bare fire (vel, generelt fire — mer om det senere) typer interaksjoner:

• Tyngde
• Elektromagnetisme
• Svak interaksjon (eller svak kjernekraft)
• Sterk samhandling (eller sterk kjernekraft)

Av de grunnleggende kreftene har tyngdekraften lengst rekkevidde, men den er den svakeste i faktisk størrelse.

Det er en rent attraktiv kraft som når gjennom det "tomme" tomromet til å trekke to masser mot hverandre. Det holder planetene i bane rundt solen og månen i bane rundt jorden.

Gravitasjon er beskrevet under teori om generell relativitet, som definerer det som krumning av romtid rundt et masseobjekt. Denne krumningen skaper på sin side en situasjon der banen til minst energi går mot den andre masseobjektet.

Elektromagnetisme er samspillet mellom partikler og en elektrisk ladning. Ladede partikler hviler sammen

I lang tid ble de elektriske og magnetiske kreftene ansett for å være forskjellige krefter, men de ble endelig forent av James Clerk Maxwell i 1864, under Maxwells ligninger. På 1940-tallet konsoliderte kvanteelektrodynamikk elektromagnetisme med kvantefysikk.

Elektromagnetisme er kanskje den mest utbredte kraften i vår verden, da den kan påvirke ting på rimelig avstand og med en god del kraft.

Det svake samspillet er en veldig kraftig kraft som virker på skalaen til atomkjernen. Det forårsaker fenomener som beta-forfall. Det er blitt konsolidert med elektromagnetisme som en enkelt interaksjon kalt "electroweak interaksjon." Det svake samspillet er mediert av W-boson (det er to typer, W⁺ og W^- bosoner) og også Z-boson.

Den sterkeste av kreftene er det passende navngitte sterke samspillet, som er kraften som blant annet holder nukleoner (protoner og nøytroner) bundet sammen. I heliumatomfor eksempel er den sterk nok til å binde to protoner sammen selv om de positive elektriske ladningene får dem til å frastøte hverandre.

I hovedsak lar den sterke interaksjonen partikler som kalles gluoner binde sammen kvarker for å skape nukleonene i utgangspunktet. Gluoner kan også samhandle med andre gluoner, noe som gir den sterke interaksjonen en teoretisk uendelig avstand, selv om det er viktigste manifestasjoner på subatomisk nivå.

Mange fysikere mener at alle de fire grunnleggende kreftene faktisk er manifestasjonene av en enkelt underliggende (eller enhetlig) styrke som ennå ikke er oppdaget. Akkurat som elektrisitet, magnetisme og den svake kraften ble forent i samspillet mellom elektrisk strøm, jobber de for å forene alle de grunnleggende kreftene.

Den nåværende kvantemekanisk tolkning av disse kreftene er at partiklene ikke samvirker direkte, men heller manifesterer virtuelle partikler som formidler den faktiske interaksjonen. Alle kreftene bortsett fra tyngdekraften er blitt konsolidert til denne "standardmodellen" for samhandling.

Arbeidet med å forene tyngdekraften med de tre andre grunnleggende kreftene kalles kvantetyngdekraft. Det postulerer eksistensen av en virtuell partikkel kalt graviton, som ville være det formidlende elementet i gravitasjonsinteraksjoner. Til dags dato har ikke gravitoner blitt påvist, og ingen teorier om kvantetyngdekraft har vært vellykkede eller universelt adoptert.