Temelj svemira
Koje moći poznajete? Gravitacija, napetost niti, kompresija opruge, sudari tijela,
Vrijedno je uzeti u obzir da je danas pouzdano poznato postojanje četiri temeljne interakcije (ne računajući Higgsovo polje):
Gravitacija - gravitacijska interakcija
Gravitacija je privlačnost između dvojeobjekti koji imaju masu ili energiju. Svatko je primijetio ovaj temeljni utjecaj i zahvaljujući njemu osoba može sjediti, stajati ili leći. Gravitacijska sila očituje se u padu kamena s litice; kretanje planeta oko zvijezde; morske plime, za koje je odgovoran Mjesec. Gravitacija je najintuitivnija i najpoznatija od temeljnih sila, no nije je najlakše objasniti.
Isaac Newton prvi je predložio tu idejugravitacije, navodno inspiriran jabukom koja pada sa stabla. Opisao je to kao doslovno privlačenje između dva objekta. Stoljećima kasnije, Albert Einstein je u svojoj općoj teoriji relativnosti (GR) predložio da gravitacija nije privlačnost ili sila. Umjesto toga, to je posljedica objekata koji savijaju prostor-vrijeme. Veliki objekt radi s prostor-vremenom na sličan način na koji velika lopta postavljena u sredinu lista papira utječe na taj materijal, deformirajući ga i uzrokujući da drugi, manji objekti na listu padaju prema sredini.
Zakon sveopće gravitacije
Iako gravitacija drži planete zajedno,zvijezda, sunčevih sustava, pa čak i galaksija, pokazalo se da je najslabija od temeljnih sila, posebno na molekularnoj i atomskoj razini. Razmislite o tome ovako: koliko je teško podići loptu s tla? Ili podići nogu? Ili skočiti? Sve ove radnje suprotstavljaju se gravitaciji cijele Zemlje. A na molekularnoj i atomskoj razini, gravitacija nema gotovo nikakvog utjecaja na druge temeljne sile.
Slaba sila i raspad čestica
Slaba sila, ili slaba nuklearna sila,odgovoran je za raspad čestica. Ovo je doslovna transformacija jedne vrste subatomske čestice u drugu. Na primjer, neutrino koji odstupa od neutrona može pretvoriti neutron u proton, a neutrino u elektron.
Fizičari opisuju ovu interakciju kroz razmjenubozoni. Ove čestice nositelji sile, odnosno neke od njihovih vrsta, odgovorne su za slabu silu, elektromagnetsku silu i jaku silu. U slaboj sili, bozoni su nabijene čestice koje se nazivaju W i Z bozoni. Kada su subatomske čestice — protoni, neutroni i elektroni — međusobno udaljene 10 do 18 metara (0,1% promjera protona), mogu razmijeniti te bozone. Kao rezultat toga, subatomske čestice se raspadaju u nove čestice.
Slabo spajanje je kritično zareakcije nuklearne fuzije. Oni napajaju Sunce i proizvode energiju potrebnu za većinu oblika života ovdje na Zemlji. Usput, upravo zbog toga arheolozi koriste ugljik-14 za određivanje starosti drevnih kostiju, drva i drugih ranije živih artefakata. Ugljik-14 ima šest protona i osam neutrona. Jedan od tih neutrona raspada se u proton i formira dušik-14, koji ima sedam protona i sedam neutrona. Ovo raspadanje događa se predvidljivom brzinom, što znanstvenicima omogućuje određivanje starosti artefakata.
Elektromagnetska sila
Djeluje elektromagnetska sila (Lorentzova sila)između nabijenih čestica - negativno nabijenih elektrona i pozitivno nabijenih protona. Suprotni naboji privlače jedni druge, dok se identični naboji odbijaju. Što više naboja, to više snage. I poput gravitacije, i ova se sila može osjetiti.
Kao što i samo ime govori, elektromagnetska silasastoji se od dva dijela: električne sile i magnetske sile. U početku su fizičari te sile opisivali odvojeno jedni od drugih, no kasnije su shvatili da su one sastavni dio jedne.
Električna komponenta djeluje izmeđunabijene čestice, bez obzira kreću li se ili ne, stvarajući polje. Pomoću nje naboji mogu utjecati jedni na druge. No, čim se počnu kretati, ove nabijene čestice pokazuju i drugu komponentu - magnetsku silu. Kad se kreću, stvaraju magnetsko polje oko sebe. Stoga, kad elektroni prodru u žicu da bi, na primjer, napunili računalo ili telefon ili uključili televizor, žica postaje magnetska.
Elektromagnetske sile prenose se izmeđunabijene čestice izmjenom bezmasnih bosona koji nose silu - fotona, koji su ujedno i čestice svjetlosti. Međutim, fotoni koji nose silu još su jedna njihova manifestacija. Prema Sveučilištu Tennessee u Knoxvilleu, oni su virtualni i neotkriveni, premda su tehnički iste čestice kao stvarna i detektibilna verzija fotona.
Za neke je odgovorna elektromagnetska silanajčešćih pojava: trenje, elastičnost, normalna sila i sila koja drži krutine zajedno u zadanom obliku. Čak je odgovorna i za otpor s kojim se suočavaju ptice i zrakoplovi, na primjer. To je zbog međusobne interakcije nabijenih (ili neutralnih) čestica. Na primjer, normalna sila koja drži knjigu na stolu (umjesto da gravitacija vuče knjigu na zemlju) posljedica je što elektroni u atomima stola odbijaju elektrone u atomima knjige.
Jaka sila - bilijuni bilijuni bilijuni jači od gravitacije
Jaka nuklearna sila ili jaka nuklearna silainterakcija je najmoćnija od četiri temeljne sile prirode. Prema HyperPhysicsu, ovo je 6 tisuća bilijuna bilijuna bilijuna (to je 39 nula nakon 6) puta jače od gravitacije. To je zato što povezuje temeljne čestice materije kako bi stvorile veće čestice. Održava kvarkove koji čine protone i neutrone, a dio jake sile također drži protone i neutrone atomske jezgre.
Poput slabe sile, jakeinterakcija djeluje samo kada su subatomske čestice vrlo blizu jedna drugoj. Trebali bi biti negdje na udaljenosti od 10-15 metara (otprilike unutar promjera protona).
Međutim, jaka interakcija se može nazvati"čudno". Činjenica je da, za razliku od drugih fundamentalnih sila, ona postaje sve slabija kako se subatomske čestice približavaju jedna drugoj. Kako pišu istraživači Fermilaba, snažna interakcija doseže svoju maksimalnu "snagu" kada su čestice što je moguće dalje. Jednom u dometu, bezmaseni nabijeni bozoni - gluoni - prenose snažnu silu između kvarkova i drže ih "zalijepljenima". Mali dio jake sile - rezidualna jaka sila - djeluje između protona i neutrona. Protoni u jezgri međusobno se odbijaju zbog sličnog naboja, ali zaostala jaka sila može nadvladati ovaj proces. Zbog toga čestice ostaju povezane zajedno u jezgri atoma.
Veliko ujedinjenje i teorija svega
Neriješeno pitanje četiritemeljne sile jest jesu li one doista manifestacija jedne velike sile u svemiru. Ako je to slučaj, svaki od njih trebao bi se moći stopiti s drugima, a već postoje dokazi da mogu.
Fizičari Sheldon Glashow i Steven Weinberg izSveučilište Harvard s Abdusom Salamom s Imperial Collegea u Londonu primilo je Nobelovu nagradu za fiziku 1979. godine jer je kombiniralo elektromagnetsku silu sa slabom silom kako bi stvorilo koncept elektroslabe sile. Fizičari koji rade na stvaranju teorije Velikog ujedinjenja nastoje kombinirati elektroslabu interakciju s jakom kako bi odredili elektronsko-nuklearnu. Prethodno su ga predviđali modeli, ali još nije primijećen. Završni dio slagalice zahtijevao bi kombiniranje gravitacije s elektronsko-nuklearnom silom da bi se razvila teorija svega - temelj koji bi mogao objasniti čitav svemir.
Međutim, fizičarima je bilo prilično teško kombiniratimikroskopski svijet s makroskopskim. Na velikim i posebno astronomskim razmjerima gravitacija dominira i najbolje je opisana Einsteinovom općom teorijom relativnosti. Ali na molekularnoj, atomskoj ili subatomskoj razini, kvantna mehanika najbolje opisuje prirodni svijet. I do sada nitko nije smislio dobar način za spajanje ova dva svijeta.
Čitaj više
Stvorena je prva točna karta svijeta. Što nije u redu sa svima ostalima?
Uran je dobio status najčudnijeg planeta u Sunčevom sustavu. Zašto?
NASA je rekla kako će dostaviti uzorke Marsa na Zemlju
Higgsovo polje pruža spontano kršenjesimetrija elektroslabih interakcija uslijed rušenja vakuumske simetrije, nazvana po programeru teorije, britanskom fizičaru Peteru Higgsu. Kvant ovog polja je Higgsova čestica (Higgsov bozon).
W- i Z-bozoni - temeljne čestice,nosioci slabe interakcije. Njihovo otkriće smatra se jednim od glavnih uspjeha Standardnog modela fizike čestica. W-čestica je dobila ime po prvom slovu naziva interakcije - slaba interakcija
Ugljik-14 je radioaktivni nuklid kemijskog elementa ugljika s atomskim brojem 6 i masenim brojem 14.
Izotopi dušika su sorte kemijskih atomadušik, koji ima drugačiji sadržaj neutrona u jezgri. Prirodni dušik sastoji se od dva stabilna izotopa ¹⁴N i ¹⁵N s atomskim koncentracijama od 0,99636, odnosno 0,00364.
Neutralna čestica je elementarna čestica, nijekoji imaju električni naboj. Neutralne čestice uključuju, na primjer, foton, neutron, neutrino. Neutralne čestice mogu, međutim, imati magnetski moment i električne trenutke veće multipolarnosti, na primjer, četveropolni moment.
Sila normalne reakcije je sila koja djeluje natijelo sa strane oslonca i usmjereno okomito na dodirnu površinu. Raspodijeljeno na području kontaktne zone. Treba uzeti u obzir pri analizi dinamike kretanja tijela. Brojke u zakonu Amonton-Coulomb.