Podstawa wszechświata
Jakie znasz moce? Grawitacja, naprężenie nici, ściskanie sprężyny, kolizje ciał,
Warto wziąć pod uwagę, że dziś niezawodnie wiadomo istnienie czterech podstawowych oddziaływań (nie licząc pola Higgsa):
Grawitacja - oddziaływanie grawitacyjne
Grawitacja to przyciąganie między dwojgiem ludziobiekty posiadające masę lub energię. Każdy zaobserwował ten fundamentalny wpływ i dzięki niemu człowiek może siedzieć, stać lub leżeć. Siła grawitacji objawia się spadkiem kamienia z urwiska; ruch planety wokół gwiazdy; pływy morskie, za które odpowiedzialny jest Księżyc. Grawitacja jest najbardziej intuicyjną i znaną z podstawowych sił siłą, choć nie jest najłatwiejsza do wyjaśnienia.
Pierwszym, który zaproponował ten pomysł, był Izaak Newtongrawitacja, rzekomo inspirowana jabłkiem spadającym z drzewa. Opisał to jako dosłowne przyciąganie między dwoma obiektami. Wieki później Albert Einstein zaproponował w swojej ogólnej teorii względności (GR), że grawitacja nie jest przyciąganiem ani siłą. Zamiast tego jest to konsekwencja zakrzywiania czasoprzestrzeni przez obiekty. Duży obiekt oddziałuje z czasoprzestrzenią w podobny sposób, jak duża kula umieszczona na środku kartki papieru wpływa na ten materiał, deformując go i powodując, że inne, mniejsze obiekty na kartce spadają w kierunku środka.
Prawo powszechnego ciążenia
Chociaż grawitacja utrzymuje planety razem,gwiazd, układów słonecznych, a nawet galaktyk, okazuje się, że jest to najsłabsza z sił podstawowych, zwłaszcza na poziomie molekularnym i atomowym. Pomyśl o tym w ten sposób: jak trudno jest podnieść piłkę z ziemi? Albo podnieść nogę? Albo skakać? Wszystkie te działania przeciwdziałają grawitacji całej Ziemi. A na poziomie molekularnym i atomowym grawitacja prawie nie ma wpływu na inne podstawowe siły.
Słaba siła i rozpad cząstek
Słaba siła lub słabe oddziaływanie jądrowe,odpowiada za rozpad cząstek. Jest to dosłowna transformacja jednego rodzaju cząstki subatomowej w inny. Na przykład neutrino odbiegające od neutronu może zamienić neutron w proton, a neutrino w elektron.
Fizycy opisują tę interakcję poprzez wymianębozony. Te cząstki przenoszące siłę, a mianowicie niektóre ich rodzaje, są odpowiedzialne za oddziaływanie słabe, oddziaływanie elektromagnetyczne i oddziaływanie silne. W oddziaływaniu słabym bozony są naładowanymi cząstkami zwanymi bozonami W i Z. Kiedy cząstki subatomowe — protony, neutrony i elektrony — znajdują się w odległości od 10 do 18 metrów (0,1% średnicy protonu), mogą wymieniać te bozony. W rezultacie cząstki subatomowe rozpadają się na nowe cząstki.
Słabe sprzężenie ma kluczowe znaczeniereakcje syntezy jądrowej. To one zasilają Słońce i wytwarzają energię potrzebną dla większości form życia na Ziemi. Nawiasem mówiąc, właśnie dlatego archeolodzy używają węgla-14 do określenia wieku starożytnych kości, drewna i innych wcześniej żyjących artefaktów. Węgiel-14 ma sześć protonów i osiem neutronów. Jeden z tych neutronów rozpada się na proton, tworząc azot-14, który ma siedem protonów i siedem neutronów. Rozpad ten zachodzi w przewidywalnym tempie, co pozwala naukowcom określić wiek artefaktów.
Moc elektromagnetyczna
Siła elektromagnetyczna (siła Lorenza) działa między naładowanymi cząstkami - ujemnie naładowanymi elektronami i dodatnio naładowanymi protonami.Przeciwstawne ładunki są przyciągane do siebie, a te same opłaty są odpychane.Im większy ładunek, tym większa siła.
Jak sama nazwa wskazuje, siła elektromagnetyczna składa się z dwóch części: siły elektrycznej i magnetycznej.Początkowo fizycy opisywali te siły oddzielnie, ale później zdali sobie sprawę, że są one składnikami jednego.
Komponent elektryczny działa między naładowanymi cząstkami, niezależnie odczy się poruszają, czy nie, tworząc pole.Ale gdy tylko wejdą w ruch, te naładowane cząstkiDrugim elementem jest moc magnetyczna.Dlatego, gdy elektrony przenikają przez przewód, aby naładować komputer, na przykład.telefonu lub włącz telewizor, przewód staje się magnetyczny.
Siły elektromagnetyczne są przenoszone między naładowanymi cząstkami poprzez wymianę bezmasowych, energochłennych bozonów, fotonów, które są również cząstkami światła.Jednak fotony niosące siłę stanowią inną manifestację.Według University of Tennessee w Knoxville, są wirtualne i niewykrywalne, chociaż technicznie są tymi samymi cząstkami, co rzeczywista i wykrywalna wersja fotonów.
Za niektóre z nich odpowiada siła elektromagnetycznaz najczęściej występujących zjawisk: tarcie, sprężystość, siła normalna oraz siła utrzymująca bryły razem w zadanym kształcie. Odpowiada nawet za opór, z jakim borykają się na przykład ptaki i samoloty. Wynika to z wzajemnego oddziaływania naładowanych (lub obojętnych) cząstek. Na przykład normalna siła, która utrzymuje książkę na stole (zamiast grawitacji przyciąga książkę do ziemi) jest konsekwencją odpychania elektronów w atomach książki przez elektrony w atomach stołu.
Silna siła - biliony bilionów bilionów silniejsze niż grawitacja
Silna siła jądrowa lub silna energia jądrowainterakcja jest najpotężniejszą z czterech podstawowych sił natury. Według HyperPhysics jest to 6 tysięcy bilionów bilionów bilionów (czyli 39 zer po 6) razy silniejsze niż grawitacja. Dzieje się tak, ponieważ wiąże ze sobą podstawowe cząstki materii, tworząc większe cząstki. Utrzymuje razem kwarki tworzące protony i neutrony, a część silnej siły trzyma razem protony i neutrony jądra atomowego.
Jak słaba siła, silnainterakcja działa tylko wtedy, gdy cząstki subatomowe są bardzo blisko siebie. Powinny znajdować się w odległości 10-15 metrów od siebie (mniej więcej w obrębie średnicy protonu).
Można jednak nazwać silną interakcję"dziwny". Faktem jest, że w przeciwieństwie do innych sił podstawowych, staje się ona słabsza w miarę zbliżania się cząstek subatomowych. Jak piszą badacze z Fermilabu, oddziaływanie silne osiąga swoją maksymalną „siła”, gdy cząstki są od siebie maksymalnie oddalone. Gdy znajdą się w zasięgu, bezmasowe naładowane bozony – gluony – przenoszą silną siłę między kwarkami i utrzymują je „sklejone”. Niewielka część oddziaływania silnego – pozostała siła silna – działa pomiędzy protonami i neutronami. Protony w jądrze odpychają się ze względu na podobny ładunek, ale resztkowa duża siła może przezwyciężyć ten proces. Dlatego cząsteczki pozostają ze sobą powiązane w jądrze atomu.
Wielkie zjednoczenie i teoria wszystkiego
Nierozwiązana kwestia czwórkipodstawowych sił jest to, czy są one naprawdę przejawem jednej wielkiej siły we wszechświecie. W takim przypadku każdy z nich powinien móc połączyć się z pozostałymi i istnieją już dowody, że jest to możliwe.
Fizycy Sheldon Glashow i Steven Weinberg z
Jednak fizycy uznali to za dość trudnemikroskopijny świat z makroskopowym. W dużej, a zwłaszcza astronomicznej skali, grawitacja dominuje i najlepiej ją opisuje ogólna teoria względności Einsteina. Ale na poziomie molekularnym, atomowym lub subatomowym mechanika kwantowa najlepiej opisuje świat przyrody. Do tej pory nikt nie wymyślił dobrego sposobu na połączenie tych dwóch światów.
Czytaj więcej
Powstała pierwsza dokładna mapa świata. Co jest nie tak ze wszystkimi innymi?
Uran uzyskał status najdziwniejszej planety w Układzie Słonecznym. Dlaczego?
NASA poinformowała, w jaki sposób dostarczą próbki Marsa na Ziemię
Pole Higgsa zapewnia spontaniczne naruszeniesymetria oddziaływań elektrosłabych w wyniku zerwania symetrii próżni, nazwanej na cześć twórcy jej teorii, brytyjskiego fizyka Petera Higgsa. Kwantem tego pola jest cząstka Higgsa (bozon Higgsa).
Bozony W i Z - cząstki podstawowe,nosiciele słabej interakcji. Ich odkrycie jest uważane za jeden z głównych sukcesów modelu standardowego fizyki cząstek elementarnych. Nazwa cząstki W pochodzi od pierwszej litery nazwy interakcji - oddziaływanie słabe
Węgiel-14 jest radioaktywnym nuklidem pierwiastka chemicznego węgla o liczbie atomowej 6 i liczbie masowej 14.
Izotopy azotu to odmiany atomów chemicznychazot pierwiastkowy, mający różną zawartość neutronów w jądrze. Azot naturalny składa się z dwóch stabilnych izotopów ¹⁴N i ¹⁵N o stężeniach atomowych odpowiednio 0,99636 i 0,00364.
Cząstka neutralna to cząstka elementarna, nieposiadający ładunek elektryczny. Cząstki neutralne obejmują na przykład foton, neutron, neutrino. Cząstki obojętne mogą jednak mieć moment magnetyczny i momenty elektryczne o większej wielobiegunowości, na przykład moment kwadrupolowy.
Siła normalnej reakcji to siła działającakorpus od strony podpory i skierowany prostopadle do powierzchni styku. Rozłożone na obszarze strefy kontaktu. Należy wziąć pod uwagę przy analizie dynamiki ruchu ciała. Liczby w prawie Amontona-Coulomba.