พลังพื้นฐานของธรรมชาติ

ที่ พลังพื้นฐานของธรรมชาติ พวกเขาเป็นสิ่งที่เห็นได้ชัดว่าไม่สามารถอธิบายได้ด้วยเงื่อนไขพื้นฐานเพิ่มเติมและเชื่อมโยงกับการโต้ตอบที่มีอยู่ในทุกเรื่อง แรงพื้นฐานมีสี่ประเภท:

• แรงโน้มถ่วง;
• แม่เหล็กไฟฟ้า;
• แข็งแกร่ง;
• อ่อนแอ.

แรงแต่ละประเภทเหล่านี้กระทำต่ออนุภาคตั้งแต่หนึ่งประเภทขึ้นไป และถูกสื่อกลางโดยโบซอนที่แตกต่างกัน ดูรายละเอียดของการโต้ตอบแต่ละประเภทด้านล่าง

แรงโน้มถ่วง

พลัง แรงโน้มถ่วง เป็นเพียงสิ่งดึงดูดใจและกระทำระหว่างอนุภาคทั้งหมดที่มีมวล (fermions) แต่มันคือ มากกว่าอ่อนแอของพลังธรรมชาติทั้งหมดโดยแทบไม่สามารถแสดงออกได้ในระดับอะตอมและระดับโมเลกุล แม้จะมีความเข้มเพียงเล็กน้อยเมื่อเทียบกับแรงพื้นฐานอื่นๆ แต่ก็มีช่วงที่ยิ่งใหญ่ที่สุด (ขยายไปถึงอนันต์) ในบรรดากองกำลังพื้นฐานทั้งหมดและมีหน้าที่สร้างดาวเคราะห์ ระบบดาวเคราะห์ ดาวฤกษ์และแม้กระทั่ง กาแล็กซี่

มันคือ แรงที่ "ตกลงมา" กับผกผันของกำลังสองของระยะทาง. หนึ่งในความท้าทายทางฟิสิกส์ในปัจจุบันคือการรวมแรงโน้มถ่วงเข้าไว้ด้วยกัน กลศาสตร์ควอนตัม. ในบริบทนี้มีทฤษฎีที่อ้างว่าแรงโน้มถ่วงเป็นสื่อกลางโดยการหมุนโบซอนจำนวนเต็มที่เรียกว่าแรงโน้มถ่วง ปัจจุบันอธิบายแรงโน้มถ่วงจากทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปตั้งแต่

Albert Einsteinซึ่งอ้างว่ามวลขนาดใหญ่สามารถบิดเบือนเรขาคณิตของกาลอวกาศได้ คุณสมบัติที่รับผิดชอบต่อความรุนแรงของปฏิสัมพันธ์นี้คือมวลของร่างกาย

แรงแม่เหล็กไฟฟ้า

แรงแม่เหล็กไฟฟ้า ได้ทั้งน่ารังเกียจและน่าดึงดูดเกี่ยวกับเครื่องหมายของการโหลดแบบโต้ตอบ มันทำหน้าที่ระหว่างอนุภาคที่มีประจุ (เช่นโปรตอนและอิเล็กตรอน) และรวมถึงแรงไฟฟ้าสถิตที่อธิบายโดย กฎของคูลอมบ์, และ แรงแม่เหล็ก, สำหรับการเคลื่อนที่ของอนุภาค เมื่อเปรียบเทียบกับแรงโน้มถ่วงแล้ว มันจะรุนแรงกว่ามากและยังกระทำในระยะทางไกล (มันยังขยายไปถึงอนันต์ด้วย) อย่างไรก็ตาม แรง ผลลัพธ์ทางไฟฟ้าในระดับมหภาคมีแนวโน้มที่จะเป็นโมฆะเนื่องจากความเป็นกลางของสสาร "สูญเสีย" ในลักษณะนี้ต่อการโต้ตอบ แรงโน้มถ่วง

แรงแม่เหล็กไฟฟ้าเป็นสัดส่วนผกผันกับกำลังสองของระยะทาง เช่นเดียวกับแรงโน้มถ่วง และถูกสื่อกลางโดยโบซอนที่เรียกว่า โฟตอนยังรับผิดชอบการก่อตัวของสนามแม่เหล็กไฟฟ้า สมบัติที่วัดความแรงของแรงนี้คือประจุไฟฟ้า

อย่าเพิ่งหยุด... มีมากขึ้นหลังจากโฆษณา ;)

พลังที่แข็งแกร่ง

ชื่อที่น่าสงสัยของการโต้ตอบนี้เกิดจากความเข้มข้นสูง: มันคือ มีหน้าที่รักษานิวเคลียสของอะตอมไว้ด้วยกันแม้จะมีแรงผลักไฟฟ้าสถิตที่ดีระหว่างโปรตอน เป็นแรงระยะสั้นประมาณ 10^-15 เมตร นิวเคลียสของอะตอมที่ใหญ่กว่านี้มักจะเป็น ไม่เสถียรเพราะในกรณีนี้ แรงไฟฟ้าสถิตมีมากกว่า

เป็นปฏิสัมพันธ์ที่แข็งแกร่งที่สุดในธรรมชาติ และเป็นสื่อกลางโดยโบซอนที่เรียกว่ากลูออน นอกจากนี้ ฮาดรอนเช่น โปรตอนและนิวตรอน ก่อตัวขึ้นจากควาร์กสามตัว รักษาไว้โดยการกระทำของแรงอย่างแรงเท่านั้น ซึ่งเป็นสื่อกลางโดยโบซอนที่เรียกว่า กลูออน. พลังที่แข็งแกร่งไม่กระทำการระหว่าง between เลปตอน (อิเล็กตรอน, นิวตริโน, มิวออน, เทาออน) เนื่องจากไม่มีคุณสมบัติที่กำหนดความแรงของแรงอย่างแรง: ประจุสี

ความอ่อนแอ

ปฏิกิริยาที่อ่อนแอทำหน้าที่ระหว่าง fermion สองประเภท: เลปตอนและควาร์ก เป็นกำลังที่รับผิดชอบต่อ การสลายตัวของสารกัมมันตรังสี, ทำการเปลี่ยนแปลงของควาร์กชนิดหนึ่งเป็นอีกชนิดหนึ่งโดยการปล่อยอิเล็กตรอนหรือ โพซิตรอน (ปฏิสสารที่สอดคล้องกับอิเล็กตรอน) มันอ่อนกว่ากำลังแรงประมาณหนึ่งล้านเท่า และระยะของมันก็เล็กกว่าด้วยเพียง 10^-18 เมตร อันตรกิริยานี้อาศัยสื่อกลางโดยเวกเตอร์โบซอนกลาง W⁺, W^- และซี

ทฤษฎีฟิสิกส์ที่รวบรวมปฏิสัมพันธ์ของธรรมชาติตลอดจนอนุภาคไกล่เกลี่ยและปฏิสัมพันธ์ของธรรมชาติคือ รุ่นมาตรฐาน ของฟิสิกส์อนุภาค รูปต่อไปนี้แสดงอนุภาคพื้นฐาน 17 อนุภาค:

โดย Rafael Hellerbrock
จบฟิสิกส์

คุณต้องการอ้างอิงข้อความนี้ในโรงเรียนหรืองานวิชาการหรือไม่ ดู:

เฮเลอร์บร็อค, ราฟาเอล. "พลังพื้นฐานของธรรมชาติ"; โรงเรียนบราซิล. มีจำหน่ายใน: https://brasilescola.uol.com.br/fisica/forcas-fundamentais-natureza.htm. เข้าถึงเมื่อ 27 มิถุนายน 2021.