כוחות טבע בסיסיים

בְּ כוחות טבע בסיסיים הם אלה שככל הנראה לא ניתן לתאר במונחים בסיסיים יותר וקשורים לאינטראקציות הקיימות בכל העניין. ישנם ארבעה סוגים של כוחות בסיסיים:

• כוח משיכה;
• אלקטרומגנטית;
• חָזָק;
• חלש.

כל אחד מסוגי הכוח הללו פועל על סוג אחד או יותר של חלקיקים ומתווך על ידי בוזונים שונים. בדוק את הפרטים של כל אחד מסוגי האינטראקציות הללו בהמשך.

כוח כבידה

הכח כוח משיכה זה רק מושך ופועל בין כל החלקיקים שיש להם מסה (פרמיונים), אבל זה ה יותרחלשמכל כוחות הטבע, בהיותם בלתי מביעים כמעט ברמה האטומית והמולקולרית. למרות עוצמתו הקטנה ביחס לכוחות יסוד אחרים, יש לו את הטווח הגדול ביותר (משתרע עד אינסוף) בין כל כוחות היסוד והיא אחראית על עיצוב כוכבי לכת, מערכות פלנטריות, כוכבים ואפילו גלקסיות.

זה כוח ש"נופל "עם ההפך של ריבוע המרחק. אחד האתגרים בפיזיקה כיום הוא לשלב את כוח הכבידה מכניקה קוואנטית. בהקשר זה, יש תיאוריות הטוענות שכוח הכבידה מתווך על ידי בוזון ספין שלם הנקרא גרביטון. נכון לעכשיו, כוח הכבידה מוסבר מתורת היחסות הכללית, מ אלברט איינשטיין, שטוענת כי המונים גדולים מסוגלים לעוות את הגיאומטריה של זמן החלל. המאפיין האחראי על עוצמת האינטראקציה הזו הוא מסת הגופים.

כוח אלקטרומגנטי

הכוח האלקטרומגנטי יכול להיות דוחה ומושך כאחד, ביחס לסימן העומסים האינטראקטיביים. הוא פועל בין חלקיקים טעונים (כגון פרוטונים ואלקטרונים) וכולל את הכוח האלקטרוסטטי, המתואר על ידי חוק קולומב, וה כוח מגנטי, לחלקיקים נעים. בהשוואה לכוח הכבידה, הוא אינטנסיבי הרבה יותר ופועל גם למרחקים ארוכים (הוא גם משתרע עד אינסוף), אולם הכוח כתוצאה מכך חשמל ברמות מאקרוסקופיות נוטה להיות אפס, בגלל ניטרליות החומר, "מאבד" בדרך זו לאינטראקציה כוח משיכה.

הכוח האלקטרומגנטי עומד ביחס הפוך לריבוע המרחק, כמו גם כוח הכבידה, ומתווך על ידי הבוזונים הנקראים פוטונים, אחראי גם על היווצרות שדות אלקטרומגנטיים. המאפיין המודד את חוזק הכוח הזה הוא המטען החשמלי

אל תפסיק עכשיו... יש עוד אחרי הפרסום;)

כוח חזק

השם המוזר של אינטראקציה זו נובע מעוצמתו הרבה: זהו אחראי על שמירת גרעיני האטום ביחד, למרות כוח הדחייה האלקטרוסטטי הגדול הקיים בין הפרוטונים. זה כוח לטווח קצר, בערך 10^-15 M. גרעינים אטומיים גדולים הרבה יותר מזה נוטים להיות לֹא יַצִיבמכיוון שבמקרה זה הכוח האלקטרוסטטי הוא השולט.

זה החזק ביותר מכל האינטראקציות בטבע ומתווך על ידי בוזונים הנקראים גלואונים. בנוסף הדרונים, כמו פרוטונים ונויטרונים, למשל, נוצרים על ידי שלשות של קווארקים, המתוחזקות אך ורק על ידי פעולת הכוח החזק, המתווך על ידי בוזונים המכונים גלונים. הכוח החזק אינו פועל בין לפטונים (אלקטרונים, נייטרינים, מיונים, טאונים), מכיוון שאין להם את המאפיין המגדיר את חוזק הכוח החזק: מטען הצבע.

כוח חלש

אינטראקציה חלשה פועלת בין שני סוגי הפרמיונים: לפטונים וקווארקים. זהו הכוח האחראי על ה ריקבון רדיואקטיבי, ביצוע הפיכתו של סוג אחד של קווארק לסוג אחר באמצעות פליטת אלקטרונים או פוזיטרונים (אנטי חומר המתאים לאלקטרון). הוא חלש פי מיליון מהכוח החזק, והטווח שלו קטן עוד יותר, והוא רק 10^-18 M. אינטראקציה זו מתווכת על ידי בוזונים הווקטוריים הבינוניים W⁺, W^- ו- Z.

תורת הפיזיקה המאגדת את יחסי הגומלין של הטבע, כמו גם את חלקיקיו המתווכים והאינטראקטיביים, היא דגם סטנדרטי של פיזיקת החלקיקים. האיור הבא מציג את 17 החלקיקים הבסיסיים:

מאת רפאל הלרברוק
בוגר פיזיקה

האם תרצה להתייחס לטקסט זה בבית ספר או בעבודה אקדמית? תראה:

הלרברוק, רפאל. "כוחות הטבע היסודיים"; בית ספר ברזיל. אפשר להשיג ב: https://brasilescola.uol.com.br/fisica/forcas-fundamentais-natureza.htm. גישה אליו ב -27 ביוני 2021.