Fundamentul universului
Ce puteri știi? Gravitația, tensiunea firului, compresia arcului, ciocnirile corporale,
Merită să luăm în considerare faptul că astăzi existența a patru interacțiuni fundamentale (fără a număra câmpul Higgs) este cunoscută în mod fiabil:
Gravitație - interacțiune gravitațională
Gravitația este atracția dintre doiobiecte care au masă sau energie. Toată lumea a observat această influență fundamentală și datorită ei o persoană poate să stea, să se ridice sau să se întindă. Forța gravitațională se manifestă prin căderea unei pietre de pe o stâncă; mișcarea planetei în jurul stelei; mareele marine, pentru care Luna este responsabilă. Gravitația este cea mai intuitivă și familiară dintre forțele fundamentale, dar nu este cel mai ușor de explicat.
Isaac Newton a fost primul care a propus ideeagravitația, presupusă inspirată de un măr care cade dintr-un copac. El a descris-o ca pe o atracție literală între două obiecte. Secole mai târziu, Albert Einstein a propus în teoria sa generală a relativității (GR) că gravitația nu este o atracție sau o forță. În schimb, este o consecință a obiectelor care îndoaie spațiu-timp. Un obiect mare lucrează cu spațiu-timp în același mod în care o minge mare plasată în mijlocul unei foi de hârtie afectează acel material, deformându-l și provocând căderea altor obiecte mai mici de pe foaie spre mijloc.
Legea gravitației universale
Deși gravitația ține planetele împreună,stele, sisteme solare și chiar galaxii, se dovedește a fi cea mai slabă dintre forțele fundamentale, în special la nivel molecular și atomic. Gândește-te astfel: cât de greu este să scoți mingea de pe pământ? Sau ridică piciorul? Sau sari? Toate aceste acțiuni contracarează gravitația întregului Pământ. Și la nivel molecular și atomic, gravitația nu are aproape niciun efect asupra altor forțe fundamentale.
Forță slabă și degradarea particulelor
Forța slabă, sau forța nucleară slabă,este responsabil pentru degradarea particulelor. Aceasta este transformarea literală a unui tip de particule subatomice în altul. De exemplu, un neutrin care se abate de la un neutron poate transforma un neutron într-un proton, iar un neutrin într-un electron.
Fizicienii descriu această interacțiune printr-un schimbbozoni. Aceste particule purtătoare de forță, și anume unele dintre tipurile lor, sunt responsabile pentru forța slabă, forța electromagnetică și forța puternică. În forța slabă, bosonii sunt particule încărcate numite bosoni W și Z. Atunci când particulele subatomice - protoni, neutroni și electroni - se află la o distanță de 10 până la 18 metri (0,1% din diametrul unui proton) una de alta, ele pot schimba acești bosoni. Ca rezultat, particulele subatomice se descompun în particule noi.
Cuplarea slabă este esențială pentrureacții de fuziune nucleară. Ele sunt cele care alimentează Soarele și produc energia necesară pentru majoritatea formelor de viață de pe Pământ. Apropo, acesta este motivul pentru care arheologii folosesc carbon-14 pentru a determina vârsta oaselor antice, a lemnului și a altor artefacte vii anterior. Carbon-14 are șase protoni și opt neutroni. Unul dintre acești neutroni se descompune într-un proton pentru a forma azot-14, care are șapte protoni și șapte neutroni. Această degradare are loc într-un ritm previzibil, ceea ce le permite oamenilor de știință să determine vârsta artefactelor.
Forța electromagnetică
Forța electromagnetică (forța Lorentz) acționeazăîntre particule încărcate - electroni încărcați negativ și protoni încărcați pozitiv. Taxele opuse se atrag reciproc, în timp ce taxele identice se resping. Cu cât mai multă încărcare, cu atât mai multă putere. Și la fel ca gravitația, această forță poate fi simțită.
După cum sugerează și numele, forța electromagneticăconstă din două părți: forța electrică și forța magnetică. La început, fizicienii au descris aceste forțe separat unul de celălalt, dar mai târziu și-au dat seama că sunt componente ale uneia.
Componenta electrică acționează întreparticule încărcate, indiferent dacă se mișcă sau nu, creând un câmp. Cu aceasta, acuzațiile se pot influența reciproc. Dar, imediat ce încep să se miște, aceste particule încărcate prezintă și a doua componentă - forța magnetică. Când se mișcă, creează un câmp magnetic în jurul lor. Prin urmare, atunci când electronii pătrund în fir pentru a încărca, de exemplu, un computer sau telefon sau porni un televizor, firul devine magnetic.
Forțele electromagnetice sunt transmise întreparticule încărcate prin schimbul de bosoni fără masă, purtători de forță - fotoni, care sunt, de asemenea, particule de lumină. Cu toate acestea, fotonii care poartă forța sunt o altă manifestare a lor. Potrivit Universității din Tennessee din Knoxville, acestea sunt virtuale și nedetectabile, deși, din punct de vedere tehnic, sunt aceleași particule ca și versiunea reală și detectabilă a fotonilor.
Forța electromagnetică este responsabilă de uneledintre cele mai frecvente fenomene: frecarea, elasticitatea, forța normală și forța care menține solidele împreună într-o formă dată. Ea este chiar responsabilă de rezistența cu care se confruntă păsările și avioanele, de exemplu. Acest lucru se datorează interacțiunii particulelor încărcate (sau neutre) între ele. De exemplu, forța normală care ține o carte pe o masă (în loc să tragă gravitația de carte la sol) este o consecință a electronii din atomii mesei respingând electronii din atomii cărții.
Strong Force - Trillions Trillions Trillions Stronger than Gravity
Forță nucleară puternică sau nucleară puternicăinteracțiunea este cea mai puternică dintre cele patru forțe fundamentale ale naturii. Conform HyperPhysics, aceasta este de 6 mii trilioane trilioane trilioane (adică 39 de zerouri după 6) de ori mai puternică decât gravitația. Acest lucru se datorează faptului că leagă particule fundamentale de materie pentru a forma particule mai mari. Acesta ține laolaltă quark-urile care alcătuiesc protoni și neutroni, iar o parte a forței puternice ține împreună protonii și neutronii nucleului atomic.
Ca o forță slabă, o puternicăinteracțiunea funcționează numai atunci când particulele subatomice sunt foarte apropiate unele de altele. Ar trebui să fie undeva la 10-15 metri unul de altul (aproximativ în diametrul unui proton).
Cu toate acestea, interacțiunea puternică poate fi numită"ciudat". Faptul este că, spre deosebire de alte forțe fundamentale, ea devine mai slabă pe măsură ce particulele subatomice se apropie unele de altele. După cum scriu cercetătorii de la Fermilab, interacțiunea puternică atinge „puterea” maximă atunci când particulele sunt cât mai îndepărtate. Odată ce se află în raza de acțiune, bosonii încărcați fără masă - gluonii - transmit forța puternică dintre quarci și îi mențin „lipiți împreună”. O mică parte din forța puternică - forța puternică reziduală - acționează între protoni și neutroni. Protonii din nucleu se resping reciproc datorită sarcinii lor similare, dar o forță puternică reziduală poate depăși acest proces. Acesta este motivul pentru care particulele rămân legate între ele în nucleul unui atom.
Marea Unire și Teoria Totului
Problema nerezolvată a patruforțele fundamentale este dacă sunt cu adevărat o manifestare a singurei forțe mari din univers. Dacă acesta este cazul, fiecare dintre ei ar trebui să poată fuziona cu ceilalți și există deja dovezi că pot.
Fizicienii Sheldon Glashow și Steven Weinberg dinUniversitatea Harvard împreună cu Abdus Salam de la Imperial College din Londra au primit Premiul Nobel pentru fizică în 1979 pentru combinarea forței electromagnetice cu forța slabă pentru a forma conceptul de forță electrolabă. Fizicienii care lucrează la crearea teoriei Marii Unificări încearcă să combine interacțiunea electrolabă cu cea puternică pentru a determina cea electronică-nucleară. A fost anterior prezis de modele, dar nu a fost încă observat. Piesa finală a puzzle-ului ar necesita combinarea gravitației cu forța electron-nucleară pentru a dezvolta o teorie a totul - fundamentul care ar putea explica întregul univers.
Cu toate acestea, fizicienilor le-a fost destul de dificil să se combinelume microscopică cu macroscopică. La o scară largă și mai ales astronomică, gravitația domină și este cel mai bine descrisă de teoria generală a relativității a lui Einstein. Dar la nivel molecular, atomic sau subatomic, mecanica cuantică descrie cel mai bine lumea naturală. Și, până acum, nimeni nu a venit cu o modalitate bună de a aduce împreună aceste două lumi.
Citeste mai mult
A fost creată prima hartă exactă a lumii. Ce este în neregulă cu toți ceilalți?
Uranus a primit statutul de cea mai ciudată planetă din sistemul solar. De ce?
NASA a spus cum vor livra mostre de Marte pe Pământ
Câmpul Higgs oferă încălcări spontanesimetria interacțiunilor electrodebole datorită ruperii simetriei vidului, numită după dezvoltatorul teoriei sale, fizicianul britanic Peter Higgs. Cuantumul acestui câmp este particula Higgs (bosonul Higgs).
Bosonii W și Z - particule fundamentale,purtători de interacțiune slabă. Descoperirea lor este considerată unul dintre succesele majore ale modelului standard de fizică a particulelor. Particula W este numită după prima literă a numelui interacțiunii - interacțiune slabă
Carbon-14 este un nuclid radioactiv al elementului chimic carbon cu numărul atomic 6 și numărul de masă 14.
Izotopii azotului sunt varietăți de atomi chimicielement azotat, având un conținut diferit de neutroni în nucleu. Azotul natural este format din doi izotopi stabili ¹⁴N și ¹⁵N cu concentrații atomice de 0,99636 și respectiv 0,00364.
O particulă neutră este o particulă elementară, nuavând o încărcare electrică. Particulele neutre includ, de exemplu, un foton, un neutron, un neutrino. Particulele neutre pot avea totuși un moment magnetic și momente electrice de multipolaritate mai mare, de exemplu, un moment cvadrupolar.
Forța unei reacții normale este o forță care acționează asupracorpul din partea laterală a suportului și direcționat perpendicular pe suprafața de contact. Distribuit pe zona zonei de contact. De luat în considerare la analiza dinamicii mișcării corpului. Cifre din legea Amonton-Coulomb.