A fundação do universo
Que poderes você conhece? Gravidade, tensão da linha, compressão da mola, colisões corporais,
Vale a pena considerar que hoje a existência de quatro interações fundamentais é conhecida com segurança (sem contar o campo de Higgs):
Gravidade - interação gravitacional
A gravidade é a atração entre doisobjetos que possuem massa ou energia. Todos observaram esta influência fundamental e graças a ela uma pessoa pode sentar-se, ficar de pé ou deitar-se. A força gravitacional se manifesta na queda de uma pedra de um penhasco; o movimento do planeta em torno da estrela; marés marítimas, pelas quais a Lua é responsável. A gravidade é a mais intuitiva e familiar das forças fundamentais, mas não é a mais fácil de explicar.
Isaac Newton foi o primeiro a propor a ideiagravidade, supostamente inspirada por uma maçã caindo de uma árvore. Ele descreveu isso como uma atração literal entre dois objetos. Séculos mais tarde, Albert Einstein propôs em sua teoria da relatividade geral (GR) que a gravidade não é uma atração ou uma força. Em vez disso, é uma consequência da curvatura do espaço-tempo pelos objetos. Um objeto grande funciona com o espaço-tempo da mesma maneira que uma grande bola colocada no meio de uma folha de papel afeta esse material, deformando-o e fazendo com que outros objetos menores na folha caiam em direção ao meio.
A lei da gravitação universal
Embora a gravidade mantenha os planetas unidos,estrelas, sistemas solares e até galáxias, acaba por ser a mais fraca das forças fundamentais, especialmente nos níveis molecular e atômico. Pense desta forma: quão difícil é tirar a bola do chão? Ou levante a perna? Ou pular? Todas essas ações neutralizam a gravidade de toda a Terra. E nos níveis molecular e atômico, a gravidade quase não tem efeito sobre outras forças fundamentais.
Força fraca e decaimento de partículas
A força fraca, ou força nuclear fraca,é responsável pela decomposição de partículas. Esta é a transformação literal de um tipo de partícula subatômica em outro. Por exemplo, um neutrino que se desvia de um nêutron pode transformar um nêutron em um próton e um neutrino em um elétron.
Os físicos descrevem essa interação por meio de uma trocabósons. Estas partículas portadoras de força, nomeadamente alguns dos seus tipos, são responsáveis pela força fraca, força eletromagnética e força forte. Na força fraca, os bósons são partículas carregadas chamadas bósons W e Z. Quando partículas subatômicas – prótons, nêutrons e elétrons – estão separadas por 10 a 18 metros (0,1% do diâmetro de um próton), elas podem trocar esses bósons. Como resultado, as partículas subatômicas se dividem em novas partículas.
O acoplamento fraco é crítico parareações de fusão nuclear. São eles que alimentam o Sol e produzem a energia necessária para a maioria das formas de vida aqui na Terra. A propósito, é por isso que os arqueólogos usam carbono-14 para determinar a idade de ossos antigos, madeira e outros artefatos que já viveram. O carbono-14 tem seis prótons e oito nêutrons. Um desses nêutrons decai em um próton para formar o nitrogênio-14, que possui sete prótons e sete nêutrons. Essa decadência ocorre a uma taxa previsível, o que permite aos cientistas determinar a idade dos artefatos.
Força eletromagnética
Força eletromagnética (força de Lorentz) atuaentre partículas carregadas - elétrons carregados negativamente e prótons carregados positivamente. Cargas opostas se atraem, enquanto cargas idênticas se repelem. Quanto mais carga, mais potência. E como a gravidade, essa força pode ser sentida.
Como o nome sugere, força eletromagnéticaconsiste em duas partes: força elétrica e força magnética. No início, os físicos descreveram essas forças separadamente umas das outras, mas depois perceberam que são componentes de uma.
O componente elétrico atua entrepartículas carregadas, independentemente de estarem se movendo ou não, criando um campo. Com ele, as cobranças podem se influenciar. Mas, assim que começam a se mover, essas partículas carregadas também exibem o segundo componente - a força magnética. Quando eles se movem, eles criam um campo magnético ao seu redor. Portanto, quando os elétrons penetram no fio para, por exemplo, carregar um computador ou telefone ou ligar uma TV, o fio se torna magnético.
As forças eletromagnéticas são transmitidas entrepartículas carregadas através da troca de bósons sem massa e portadores de força - fótons, que também são partículas de luz. No entanto, os fótons que carregam força são outra manifestação deles. De acordo com a Universidade do Tennessee em Knoxville, eles são virtuais e indetectáveis, embora, tecnicamente, sejam as mesmas partículas da versão real e detectável dos fótons.
A força eletromagnética é responsável por algunsdos fenômenos mais comuns: atrito, elasticidade, força normal e a força que mantém os sólidos juntos em uma determinada forma. Ela é responsável até pela resistência que pássaros e aviões enfrentam, por exemplo. Isso se deve à interação de partículas carregadas (ou neutras) umas com as outras. Por exemplo, a força normal que mantém um livro sobre uma mesa (em vez da gravidade puxando o livro para o chão) é uma consequência dos elétrons nos átomos da mesa repelindo os elétrons nos átomos do livro.
Força forte - trilhões trilhões trilhões mais fortes que a gravidade
Força nuclear forte ou nuclear fortea interação é a mais poderosa das quatro forças fundamentais da natureza. De acordo com a HyperPhysics, isso é 6 mil trilhões de trilhões de trilhões (isso é 39 zeros depois de 6) vezes mais forte do que a gravidade. Isso ocorre porque ele une as partículas fundamentais da matéria para formar partículas maiores. Ele mantém juntos os quarks que formam os prótons e nêutrons, e parte da força forte também mantém juntos os prótons e nêutrons do núcleo atômico.
Como uma força fraca, um fortea interação só funciona quando as partículas subatômicas estão muito próximas umas das outras. Eles devem estar em algum lugar a 10-15 metros um do outro (aproximadamente dentro do diâmetro de um próton).
No entanto, a interação forte pode ser chamada"estranho". O facto é que, ao contrário de outras forças fundamentais, torna-se mais fraca à medida que as partículas subatómicas se aproximam. Como escrevem os pesquisadores do Fermilab, a interação forte atinge sua “força” máxima quando as partículas estão o mais distantes possível. Uma vez dentro do alcance, os bósons carregados e sem massa – glúons – transmitem a força forte entre os quarks e os mantêm “colados”. Uma pequena fração da força forte – a força forte residual – atua entre prótons e nêutrons. Os prótons no núcleo se repelem devido à sua carga semelhante, mas uma força residual forte pode superar esse processo. É por isso que as partículas permanecem unidas no núcleo de um átomo.
A Grande Unificação e Teoria de Tudo
Неурегулированный вопрос о четырех фундаментальных силах заключается в том, действительно ли они являются проявлением единственной великой силы Вселенной. Если это так, каждый из них должен иметь возможность сливаться с другими, и уже есть доказательства того, что они могут.
Os físicos Sheldon Glashow e Steven Weinberg daA Harvard University com Abdus Salam do Imperial College London recebeu o Prêmio Nobel de Física em 1979 por combinar força eletromagnética com força fraca para formar o conceito de força eletrofraca. Físicos que trabalham na criação da teoria da Grande Unificação buscam combinar a interação eletrofraca com a forte para determinar a elétron-nuclear. Foi previsto anteriormente por modelos, mas ainda não foi observado. A peça final do quebra-cabeça exigiria a combinação da gravidade com a força elétron-nuclear para desenvolver uma teoria de tudo - a base que poderia explicar todo o universo.
No entanto, os físicos acharam bastante difícil combinarmundo microscópico com macroscópico. Em uma escala grande e especialmente astronômica, a gravidade domina e é melhor descrita pela teoria geral da relatividade de Einstein. Mas no nível molecular, atômico ou subatômico, a mecânica quântica descreve melhor o mundo natural. E, até agora, ninguém descobriu uma boa maneira de unir esses dois mundos.
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Campo de Higgs fornece violação espontâneasimetria das interações eletrofracas devido à quebra da simetria do vácuo, em homenagem ao desenvolvedor de sua teoria, o físico britânico Peter Higgs. O quantum desse campo é a partícula de Higgs (o bóson de Higgs).
Bósons W e Z - partículas fundamentais,portadores de interação fraca. Sua descoberta é considerada um dos maiores sucessos do Modelo Padrão da física de partículas. A partícula W é nomeada após a primeira letra do nome da interação - interação fraca
O carbono-14 é um nuclídeo radioativo do elemento químico carbono com número atômico 6 e número de massa 14.
Isótopos de nitrogênio são variedades de átomos químicoselemento nitrogênio, tendo diferentes conteúdos de nêutrons no núcleo. O nitrogênio natural consiste em dois isótopos estáveis ¹⁴N e ¹⁵N com concentrações atômicas de 0,99636 e 0,00364, respectivamente.
Uma partícula neutra é uma partícula elementar, nãotendo uma carga elétrica. Partículas neutras incluem, por exemplo, um fóton, um nêutron, um neutrino. Partículas neutras podem, entretanto, ter um momento magnético e momentos elétricos de maior multipolaridade, por exemplo, um momento quadrupolo.
A força de uma reação normal é uma força que atua sobreo corpo do lado do suporte e direcionado perpendicularmente à superfície de contato. Distribuído sobre a área da zona de contato. Deve ser levado em consideração ao analisar a dinâmica do movimento corporal. Figuras na lei Amonton-Coulomb.