O základné sily prírody sú to tie, ktoré zjavne nemožno opísať v základných pojmoch a súvisia s interakciami prítomnými vo všetkej hmote. Existujú štyri typy základných síl:
- gravitačné;
- elektromagnetické;
- silný;
- slabý.
Každý z týchto typov sily pôsobí na jeden alebo viac druhov častíc a je sprostredkovaný rôznymi bozónmi. Nižšie si pozrite podrobnosti o každom z týchto typov interakcií.
Gravitačná sila
Sila gravitačné je iba atraktívny a pôsobí medzi všetkými časticami, ktoré majú hmotnosť (fermióny), ale je to viacslabývšetkých prírodných síl, ktorý je na atómovej a molekulárnej úrovni prakticky nevýrazný. Napriek svojej malej intenzite v porovnaní s inými základnými silami má najväčší rozsah (siaha až do nekonečna) medzi všetkými základnými silami a je zodpovedný za formovanie planét, planetárnych systémov, hviezd a dokonca galaxie.
Je to sila, ktorá „padá“ s inverznou hodnotou štvorca vzdialenosti. Jednou z výziev dnešnej fyziky je začlenenie gravitačnej sily do Kvantová mechanika. V tejto súvislosti existujú teórie, ktoré tvrdia, že gravitačná sila je sprostredkovaná celočíselným spinovým bozónom nazývaným graviton. V súčasnosti je gravitačná sila vysvetlená z Teórie všeobecnej relativity z
Albert Einstein, ktorý tvrdí, že veľké hmoty sú schopné deformovať geometriu časopriestoru. Vlastnosťou zodpovednou za intenzitu tejto interakcie je hmotnosť telies.elektromagnetická sila
elektromagnetická sila môže byť odpudivý aj atraktívny, pokiaľ ide o znak interagujúcich záťaží. Pôsobí medzi nabitými časticami (napríklad protónmi a elektrónmi) a zahŕňa elektrostatickú silu opísanú v Coulombov zákona magnetická sila, na pohyblivé častice. V porovnaní s gravitačnou silou je oveľa intenzívnejšia a pôsobí aj na veľké vzdialenosti (tiahne sa tiež do nekonečna), avšak sila výsledná elektrická na makroskopických úrovniach má tendenciu byť nulová, vzhľadom na neutralitu hmoty, „stratiť“ týmto spôsobom interakciu gravitačné.
Elektromagnetická sila je nepriamo úmerná druhej mocnine vzdialenosti, rovnako ako gravitačná sila, a je sprostredkovaná bozónmi nazývanými fotóny, zodpovedný aj za tvorbu elektromagnetických polí. Vlastnosťou, ktorá meria silu tejto sily, je elektrický náboj
silná sila
Kuriózny názov tejto interakcie je spôsobený jej veľkou intenzitou: je zodpovedný za udržiavanie atómových jadier pohromade, napriek veľkej elektrostatickej odpudzovacej sile, ktorá existuje medzi protónmi. Je to sila krátkeho dosahu, asi 10-15 m. Atómové jadrá oveľa väčšie, ako sú tieto nestabilný, pretože v tomto prípade prevláda elektrostatická sila.
Je to najsilnejšia zo všetkých interakcií v prírode a je sprostredkovaný bozónmi nazývanými gluóny. Okrem toho hadróny, podobne ako napríklad protóny a neutróny, sú tvorené trojicami kvarkov, udržovaných výlučne pôsobením silnej sily, ktorú sprostredkujú bozóny tzv. gluóny. Silná sila nepôsobí medzi leptóny (elektróny, neutrína, mióny, tauóny), pretože nemajú vlastnosť definujúcu silu silnej sily: farebný náboj.
slabá sila
Slabá interakcia pôsobí medzi dvoma typmi fermiónov: leptóny a kvarky. Je to sila zodpovedná za rádioaktívny rozpad, ktorá vykonáva transformáciu jedného typu kvarku na druhý prostredníctvom emisie elektrónov alebo pozitróny (antihmota zodpovedajúca elektrónu). Je to asi miliónkrát slabšie ako silná sila a jej dosah je ešte menší, iba 10-18 m. Táto interakcia je sprostredkovaná intermediárnymi vektorovými bozónmi W+, W- a Z.
Teória fyziky, ktorá spája interakcie prírody, ako aj jej sprostredkujúcich a interagujúcich častíc, je štandardný model časticovej fyziky. Nasledujúci obrázok zobrazuje 17 základných častíc:
Autor: Rafael Hellerbrock
Vyštudoval fyziku
Zdroj: Brazílska škola - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/forcas-fundamentais-natureza.htm
