La fundación del universo
¿Qué poderes conoces? Gravedad, tensión del hilo, compresión del resorte, colisiones corporales,
Vale la pena considerar que hoy en día se conoce fehacientemente la existencia de cuatro interacciones fundamentales (sin contar el campo de Higgs):
Gravedad - interacción gravitacional
La gravedad es la atracción entre dos.objetos que tienen masa o energía. Todo el mundo ha observado esta influencia fundamental y gracias a ella una persona puede sentarse, pararse o acostarse. La fuerza gravitacional se manifiesta en la caída de una piedra desde un acantilado; el movimiento del planeta alrededor de la estrella; mareas marinas, de las que la Luna es responsable. La gravedad es la más intuitiva y familiar de las fuerzas fundamentales, pero no es la más fácil de explicar.
Isaac Newton fue el primero en proponer la idea.gravedad, supuestamente inspirada en una manzana que cae de un árbol. Lo describió como una atracción literal entre dos objetos. Siglos después, Albert Einstein propuso en su teoría general de la relatividad (GR) que la gravedad no es una atracción ni una fuerza. Más bien, es una consecuencia de que los objetos doblen el espacio-tiempo. Un objeto grande trabaja con el espacio-tiempo de la misma manera que una bola grande colocada en el medio de una hoja de papel afecta ese material, deformándolo y provocando que otros objetos más pequeños de la hoja caigan hacia el medio.
La ley de la gravitación universal
Aunque la gravedad mantiene unidos a los planetas,estrellas, sistemas solares e incluso galaxias, resulta ser la más débil de las fuerzas fundamentales, especialmente a nivel molecular y atómico. Piénselo de esta manera: ¿qué tan difícil es despegar la pelota del suelo? ¿O levantar la pierna? ¿O saltar? Todas estas acciones contrarrestan la gravedad de toda la Tierra. Y a nivel molecular y atómico, la gravedad casi no tiene efecto sobre otras fuerzas fundamentales.
Fuerza débil y desintegración de partículas.
La fuerza débil, o fuerza nuclear débil,es responsable de la descomposición de las partículas. Ésta es la transformación literal de un tipo de partícula subatómica en otro. Por ejemplo, un neutrino que se desvía de un neutrón puede convertir un neutrón en un protón y un neutrino en un electrón.
Los físicos describen esta interacción mediante un intercambio.bosones. Estas partículas portadoras de fuerza, concretamente algunos de sus tipos, son responsables de la fuerza débil, la fuerza electromagnética y la fuerza fuerte. En la fuerza débil, los bosones son partículas cargadas llamadas bosones W y Z. Cuando las partículas subatómicas (protones, neutrones y electrones) están entre 10 y 18 metros (0,1% del diámetro de un protón) entre sí, pueden intercambiar estos bosones. Como resultado, las partículas subatómicas se fragmentan en nuevas partículas.
El acoplamiento débil es crítico parareacciones de fusión nuclear. Son los que alimentan al Sol y producen la energía necesaria para la mayoría de las formas de vida aquí en la Tierra. Por cierto, esta es la razón por la que los arqueólogos utilizan el carbono 14 para determinar la edad de huesos, maderas y otros artefactos antiguos que vivieron anteriormente. El carbono 14 tiene seis protones y ocho neutrones. Uno de estos neutrones se desintegra en un protón para formar nitrógeno-14, que tiene siete protones y siete neutrones. Esta descomposición ocurre a un ritmo predecible, lo que permite a los científicos determinar la edad de los artefactos.
Fuerza electromagnetica
La fuerza electromagnética (fuerza de Lorentz) actúaentre partículas cargadas: electrones con carga negativa y protones con carga positiva. Las cargas opuestas se atraen entre sí, mientras que las cargas idénticas se repelen. Cuanto más carga, más potencia. Y como la gravedad, esta fuerza se puede sentir.
Como sugiere el nombre, la fuerza electromagnéticaconsta de dos partes: fuerza eléctrica y fuerza magnética. Al principio, los físicos describieron estas fuerzas por separado, pero luego se dieron cuenta de que son componentes de una.
El componente eléctrico actúa entrepartículas cargadas, independientemente de si se mueven o no, creando un campo. Con él, los cargos pueden influirse entre sí. Pero, tan pronto como comienzan a moverse, estas partículas cargadas también exhiben el segundo componente: la fuerza magnética. Cuando se mueven, crean un campo magnético a su alrededor. Por lo tanto, cuando los electrones penetran en el cable para, por ejemplo, cargar una computadora o un teléfono o encender un televisor, el cable se vuelve magnético.
Las fuerzas electromagnéticas se transmiten entrepartículas cargadas a través del intercambio de bosones portadores de fuerza, sin masa, fotones, que también son partículas de luz. Sin embargo, los fotones portadores de fuerza son otra manifestación de ellos. Según la Universidad de Tennessee en Knoxville, son virtuales e indetectables, aunque, técnicamente, son las mismas partículas que la versión real y detectable de los fotones.
La fuerza electromagnética es responsable de algunosde los fenómenos más comunes: fricción, elasticidad, fuerza normal y la fuerza que mantiene unidos los sólidos en una forma determinada. Incluso es responsable de la resistencia que enfrentan las aves y los aviones, por ejemplo. Esto se debe a la interacción de partículas cargadas (o neutras) entre sí. Por ejemplo, la fuerza normal que sostiene un libro sobre una mesa (en lugar de la gravedad que tira del libro al suelo) se debe al hecho de que los electrones de los átomos de la mesa repelen los electrones de los átomos del libro.
Fuerza fuerte: billones de billones de billones más fuerte que la gravedad
Fuerza nuclear fuerte o nuclear fuertela interacción es la más poderosa de las cuatro fuerzas fundamentales de la naturaleza. Según HyperPhysics, esto es 6 mil billones de billones de billones (eso es 39 ceros después de 6) veces más fuerte que la gravedad. Esto se debe a que une las partículas fundamentales de materia para formar partículas más grandes. Mantiene unidos los quarks que forman los protones y neutrones, y parte de la fuerza fuerte también mantiene unidos los protones y neutrones del núcleo atómico.
Como una fuerza débil, una fuertela interacción solo funciona cuando las partículas subatómicas están muy cerca unas de otras. Deben estar en algún lugar dentro de los 10-15 metros entre sí (aproximadamente dentro del diámetro de un protón).
Sin embargo, la interacción fuerte se puede llamar"extraño". El hecho es que, a diferencia de otras fuerzas fundamentales, se debilita a medida que las partículas subatómicas se acercan entre sí. Como escriben los investigadores del Fermilab, la interacción fuerte alcanza su máxima “fuerza” cuando las partículas están lo más separadas posible entre sí. Una vez dentro del alcance, los bosones cargados sin masa (gluones) transmiten la fuerza fuerte entre los quarks y los mantienen "pegados". Una pequeña fracción de la fuerza fuerte (la fuerza fuerte residual) actúa entre protones y neutrones. Los protones en el núcleo se repelen entre sí debido a su carga similar, pero una fuerza fuerte residual puede superar este proceso. Esta es la razón por la que las partículas permanecen unidas en el núcleo de un átomo.
La gran unificación y teoría del todo
La cuestión no resuelta de los cuatrofuerzas fundamentales es si son verdaderamente una manifestación de la única gran fuerza del universo. Si este es el caso, cada uno de ellos debería poder fusionarse con los demás, y ya hay pruebas de que pueden hacerlo.
Los físicos Sheldon Glashow y Steven Weinberg deLa Universidad de Harvard con Abdus Salam del Imperial College de Londres recibió el Premio Nobel de Física en 1979 por combinar la fuerza electromagnética con la fuerza débil para formar el concepto de fuerza electrodébil. Los físicos que trabajan en la creación de la teoría de la Gran Unificación buscan combinar la interacción electrodébil con la fuerte para determinar la electrón-nuclear. Anteriormente fue predicho por modelos, pero aún no se ha observado. La pieza final del rompecabezas requeriría combinar la gravedad con la fuerza nuclear de electrones para desarrollar una teoría del todo, la base que podría explicar todo el universo.
Sin embargo, a los físicos les resultó bastante difícil combinarmundo microscópico con macroscópico. En una escala grande y especialmente astronómica, la gravedad domina y es mejor descrita por la teoría de la relatividad general de Einstein. Pero a nivel molecular, atómico o subatómico, la mecánica cuántica describe mejor el mundo natural. Y, hasta ahora, nadie ha encontrado una buena manera de unir estos dos mundos.
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El campo de Higgs proporciona una violación espontáneasimetría de interacciones electrodébiles debido a la ruptura de la simetría del vacío, que lleva el nombre del desarrollador de su teoría, el físico británico Peter Higgs. El cuanto de este campo es la partícula de Higgs (el bosón de Higgs).
Bosones W y Z - partículas fundamentales,portadores de interacción débil. Su descubrimiento se considera uno de los mayores éxitos del modelo estándar de física de partículas. La partícula W lleva el nombre de la primera letra del nombre de la interacción: interacción débil
El carbono 14 es un nucleido radiactivo del elemento químico carbono con número atómico 6 y número de masa 14.
Los isótopos de nitrógeno son variedades de átomos químicos.elemento nitrógeno, que tiene diferente contenido de neutrones en el núcleo. El nitrógeno natural consta de dos isótopos estables ¹⁴N y ¹⁵N con concentraciones atómicas de 0,99636 y 0,00364, respectivamente.
Una partícula neutra es una partícula elemental, notener una carga eléctrica. Las partículas neutras incluyen, por ejemplo, un fotón, un neutrón, un neutrino. Sin embargo, las partículas neutras pueden tener un momento magnético y momentos eléctricos de mayor multipolaridad, por ejemplo, un momento cuadrupolo.
La fuerza de una reacción normal es una fuerza que actúa sobreel cuerpo desde el lado del soporte y dirigido perpendicular a la superficie de contacto. Distribuido sobre el área de la zona de contacto. A tener en cuenta a la hora de analizar la dinámica del movimiento corporal. Cifras de la ley de Amonton-Coulomb.