La fondation de l'univers
Quels pouvoirs connaissez-vous ? Gravité, tension du fil, compression du ressort, collisions corporelles,
Il convient de considérer qu'aujourd'hui l'existence de quatre interactions fondamentales (sans compter le champ de Higgs) est connue de manière fiable :
Gravité - interaction gravitationnelle
La gravité est l'attraction entre deuxobjets qui ont une masse ou de l’énergie. Tout le monde a observé cette influence fondamentale et grâce à elle une personne peut s'asseoir, se tenir debout ou s'allonger. La force gravitationnelle se manifeste par la chute d’une pierre d’une falaise ; le mouvement de la planète autour de l'étoile ; les marées marines, dont la Lune est responsable. La gravité est la force fondamentale la plus intuitive et la plus familière, mais elle n’est pas la plus facile à expliquer.
Isaac Newton fut le premier à proposer l'idéela gravité, soi-disant inspirée par une pomme tombant d'un arbre. Il l'a décrit comme une attraction littérale entre deux objets. Des siècles plus tard, Albert Einstein a proposé dans sa théorie générale de la relativité (GR) que la gravité n’est ni une attraction ni une force. Au lieu de cela, c’est une conséquence du fait que les objets courbent l’espace-temps. Un grand objet fonctionne avec l'espace-temps de la même manière qu'une grosse boule placée au milieu d'une feuille de papier affecte ce matériau, le déforme et fait tomber d'autres objets plus petits sur la feuille vers le milieu.
La loi de la gravitation universelle
Même si la gravité maintient les planètes ensemble,étoiles, systèmes solaires et même galaxies, elle s’avère être la plus faible des forces fondamentales, notamment aux niveaux moléculaire et atomique. Pensez-y de cette façon : à quel point est-il difficile de faire décoller le ballon ? Ou lever la jambe ? Ou sauter ? Toutes ces actions contrecarrent la gravité de la Terre entière. Et aux niveaux moléculaire et atomique, la gravité n’a pratiquement aucun effet sur les autres forces fondamentales.
Faible force et désintégration des particules
La force faible, ou force nucléaire faible,est responsable de la désintégration des particules. Il s’agit de la transformation littérale d’un type de particule subatomique en un autre. Par exemple, un neutrino s'écartant d'un neutron peut transformer un neutron en proton et un neutrino en électron.
Les physiciens décrivent cette interaction à travers un échangebosons. Ces particules porteuses de force, notamment certains de leurs types, sont responsables de la force faible, de la force électromagnétique et de la force forte. Dans la force faible, les bosons sont des particules chargées appelées bosons W et Z. Lorsque des particules subatomiques (protons, neutrons et électrons) se trouvent à moins de 10 à 18 mètres (0,1 % du diamètre d'un proton) les unes des autres, elles peuvent échanger ces bosons. En conséquence, les particules subatomiques se décomposent en nouvelles particules.
Un couplage faible est critique pourréactions de fusion nucléaire. Ils alimentent le Soleil et produisent l’énergie nécessaire à la plupart des formes de vie sur Terre. C’est d’ailleurs pour cette raison que les archéologues utilisent le carbone 14 pour déterminer l’âge d’anciens os, bois et autres artefacts autrefois vivants. Le carbone 14 possède six protons et huit neutrons. L'un de ces neutrons se désintègre en proton pour former de l'azote 14, qui contient sept protons et sept neutrons. Cette dégradation se produit à un rythme prévisible, ce qui permet aux scientifiques de déterminer l'âge des artefacts.
Force électromagnétique
La force électromagnétique (force de Lorentz) agitentre les particules chargées - électrons chargés négativement et protons chargés positivement. Les charges opposées s'attirent, tandis que les charges identiques se repoussent. Plus il y a de charge, plus il y a de puissance. Et comme la gravité, cette force peut être ressentie.
Comme son nom l'indique, la force électromagnétiquese compose de deux parties: la force électrique et la force magnétique. Au début, les physiciens ont décrit ces forces séparément les unes des autres, mais se sont rendu compte plus tard qu'elles étaient des composants d'une seule.
Le composant électrique agit entreparticules chargées, qu’elles soient en mouvement ou non, créant un champ. Avec lui, les charges peuvent s'influencer mutuellement. Mais, dès qu'elles commencent à se déplacer, ces particules chargées présentent également le deuxième composant - la force magnétique. Lorsqu'ils se déplacent, ils créent un champ magnétique autour d'eux. Par conséquent, lorsque des électrons pénètrent dans le fil pour, par exemple, charger un ordinateur ou un téléphone ou allumer un téléviseur, le fil devient magnétique.
Les forces électromagnétiques sont transmises entreparticules chargées par l'échange de bosons sans masse porteurs de force - des photons, qui sont également des particules de lumière. Cependant, les photons porteurs de force en sont une autre manifestation. Selon l'Université du Tennessee à Knoxville, ils sont virtuels et indétectables, bien que, techniquement, ce soient les mêmes particules que la version réelle et détectable des photons.
La force électromagnétique est responsable de certainsdes phénomènes les plus courants: frottement, élasticité, force normale et force maintenant les solides ensemble dans une forme donnée. Elle est même responsable de la résistance à laquelle sont confrontés les oiseaux et les avions, par exemple. Cela est dû à l'interaction de particules chargées (ou neutres) les unes avec les autres. Par exemple, la force normale qui maintient un livre sur une table (au lieu de la gravité tirant le livre vers le sol) est une conséquence des électrons dans les atomes de la table repoussant les électrons dans les atomes du livre.
Force forte - Trillions Trillions Trillions plus fort que la gravité
Forte force nucléaire ou forte puissance nucléairel'interaction est la plus puissante des quatre forces fondamentales de la nature. Selon HyperPhysics, cela représente 6000 milliards de milliards de milliards de milliards (soit 39 zéros après 6) fois plus fort que la gravité. C'est parce qu'il lie les particules fondamentales de la matière ensemble pour former des particules plus grosses. Il maintient ensemble les quarks qui composent les protons et les neutrons, et une partie de la force forte maintient également ensemble les protons et les neutrons du noyau atomique.
Comme une force faible, une forteL'interaction ne fonctionne que lorsque les particules subatomiques sont très proches les unes des autres. Ils doivent être quelque part à moins de 10-15 mètres l'un de l'autre (à peu près dans le diamètre d'un proton).
Cependant, l’interaction forte peut être appelée"étrange". Le fait est que, contrairement à d’autres forces fondamentales, elle s’affaiblit à mesure que les particules subatomiques se rapprochent. Comme l’écrivent les chercheurs du Fermilab, l’interaction forte atteint sa « force » maximale lorsque les particules sont aussi éloignées que possible. Une fois à portée, les bosons chargés sans masse – les gluons – transmettent la force puissante entre les quarks et les maintiennent « collés ensemble ». Une infime fraction de la force forte – la force forte résiduelle – agit entre les protons et les neutrons. Les protons du noyau se repoussent en raison de leur charge similaire, mais une force résiduelle forte peut surmonter ce processus. C'est pourquoi les particules restent liées entre elles dans le noyau d'un atome.
La grande unification et la théorie de tout
La question non résolue des quatreLa question des forces fondamentales est de savoir si elles sont réellement une manifestation de la seule grande force de l’univers. Si tel est le cas, chacun d’entre eux devrait pouvoir fusionner avec les autres, et il existe déjà des preuves de cette possibilité.
Les physiciens Sheldon Glashow et Steven Weinberg deL'Université Harvard avec Abdus Salam de l'Imperial College de Londres a reçu le prix Nobel de physique en 1979 pour avoir combiné la force électromagnétique avec une force faible pour former le concept de force électrofaible. Les physiciens travaillant sur la création de la théorie de la Grande Unification cherchent à combiner l'interaction électrofaible avec l'interaction forte pour déterminer celle électron-nucléaire. Elle était auparavant prévue par les modèles, mais n'a pas encore été observée. La dernière pièce du puzzle nécessiterait de combiner la gravité avec la force électron-nucléaire pour développer une théorie de tout - le fondement qui pourrait expliquer l'univers entier.
Cependant, les physiciens ont trouvé assez difficile de combinermonde microscopique avec macroscopique. À grande échelle et surtout astronomique, la gravité domine et est mieux décrite par la théorie générale de la relativité d'Einstein. Mais au niveau moléculaire, atomique ou subatomique, la mécanique quantique décrit le mieux le monde naturel. Et, jusqu'à présent, personne n'a trouvé un bon moyen de rapprocher ces deux mondes.
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Le champ de Higgs fournit une violation spontanéesymétrie des interactions électrofaible due à la rupture de la symétrie du vide, du nom du développeur de sa théorie, le physicien britannique Peter Higgs. Le quantum de ce champ est la particule de Higgs (le boson de Higgs).
Bosons W et Z - particules fondamentales,porteurs d'interaction faible. Leur découverte est considérée comme l'un des succès majeurs du modèle standard de physique des particules. La particule W est nommée d'après la première lettre du nom de l'interaction - interaction faible
Le carbone 14 est un nucléide radioactif de l'élément chimique carbone avec le numéro atomique 6 et le numéro de masse 14.
Les isotopes de l'azote sont des variétés d'atomes chimiquesazote élémentaire, ayant une teneur différente en neutrons dans le noyau. L'azote naturel se compose de deux isotopes stables ¹⁴N et ¹⁵N avec des concentrations atomiques de 0,99636 et 0,00364, respectivement.
Une particule neutre est une particule élémentaire, nonayant une charge électrique. Les particules neutres comprennent, par exemple, un photon, un neutron, un neutrino. Les particules neutres peuvent cependant avoir un moment magnétique et des moments électriques de multipolarité plus élevée, par exemple un moment quadripolaire.
La force d'une réaction normale est une force agissant surle corps du côté du support et dirigé perpendiculairement à la surface de contact. Réparti sur la zone de la zone de contact. A prendre en compte lors de l'analyse de la dynamique des mouvements corporels. Chiffres de la loi Amonton-Coulomb.