A forze fondamentali della natura sono quelli che apparentemente non possono essere descritti in termini più elementari e sono legati alle interazioni presenti in tutta la materia. Esistono quattro tipi di forze fondamentali:
- gravitazionale;
- elettromagnetico;
- forte;
- debole.
Ciascuno di questi tipi di forza agisce su uno o più tipi di particelle ed è mediato da diversi bosoni. Dai un'occhiata ai dettagli di ciascuno di questi tipi di interazioni di seguito.
forza gravitazionale
Il potere gravitazionale è solo attrattivo e agisce tra tutte le particelle che hanno massa (fermioni), ma è il Di piùdeboledi tutte le forze della natura, essendo praticamente inespressivo a livello atomico e molecolare. Nonostante la sua piccola intensità rispetto ad altre forze fondamentali, ha la più ampia gamma (si estende all'infinito) tra tutte le forze fondamentali ed è responsabile della formazione di pianeti, sistemi planetari, stelle e persino galassie.
È un forza che "cade" con l'inverso del quadrato della distanza
. Una delle sfide della fisica odierna è incorporare la forza gravitazionale in Meccanica quantistica. In questo contesto, ci sono teorie che affermano che la forza gravitazionale è mediata da un bosone di spin intero chiamato gravitone. Attualmente, la forza gravitazionale è spiegata dalla Teoria della Relatività Generale, da Albert Einstein, che sostiene che grandi masse sono in grado di distorcere la geometria dello spaziotempo. La proprietà responsabile dell'intensità di questa interazione è la massa dei corpi.forza elettromagnetica
la forza elettromagnetica può essere sia ripugnante che attraente, rispetto al segno dei carichi interagenti. Agisce tra particelle cariche (come protoni ed elettroni) e include la forza elettrostatica, descritta da Legge di Coulomb, e il forza magnetica, per particelle in movimento. Rispetto alla forza gravitazionale è molto più intensa e agisce anche su lunghe distanze (si estende anche all'infinito), tuttavia la forza risultante elettrica a livelli macroscopici tende ad essere nulla, a causa della neutralità della materia, "perdendosi" in questo modo all'interazione gravitazionale.
La forza elettromagnetica è inversamente proporzionale al quadrato della distanza, così come la forza gravitazionale, ed è mediata dai bosoni detti fotoni, responsabile anche della formazione di campi elettromagnetici. La proprietà che misura la forza di questa forza è la carica elettrica
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forza forte
Il nome curioso di questa interazione è dovuto alla sua grande intensità: è responsabile di tenere insieme i nuclei atomici, nonostante la grande forza di repulsione elettrostatica esistente tra i protoni. È una forza a corto raggio, circa 10-15 m. I nuclei atomici molto più grandi di questo tendono ad essere instabile, perché, in questo caso, la forza elettrostatica è predominante.
È la più forte di tutte le interazioni in natura ed è mediato da bosoni chiamati gluoni. Inoltre, il adroni, come protoni e neutroni, ad esempio, sono formati da trii di quark, mantenuti esclusivamente dall'azione della forza forte, che è mediata da bosoni detti gluoni. La forza forte non agisce tra leptoni (elettroni, neutrini, muoni, tauoni), in quanto non hanno la proprietà che definisce la forza della forza forte: la carica di colore.
forza debole
L'interazione debole agisce tra i due tipi di fermioni: leptoni e quark. È la forza responsabile del decadimento radioattivo, effettuando la trasformazione di un tipo di quark in un altro attraverso l'emissione di elettroni o positroni (antimateria corrispondente all'elettrone). È circa un milione di volte più debole della forza forte e la sua portata è ancora più piccola, a soli 10-18 m. Questa interazione è mediata dai bosoni vettoriali intermedi W+, W- e Z.
La teoria della Fisica che riunisce le interazioni della natura, così come le sue particelle mediatrici e interagenti, è la modello standard di Fisica delle Particelle. La figura seguente mostra le 17 particelle fondamentali:
Di Rafael Hellerbrock
Laureato in Fisica
Vorresti fare riferimento a questo testo in un lavoro scolastico o accademico? Guarda:
HELERBROCK, Rafael. "Forze Fondamentali della Natura"; Scuola Brasile. Disponibile in: https://brasilescola.uol.com.br/fisica/forcas-fundamentais-natureza.htm. Consultato il 27 giugno 2021.
