Základ vesmíru
Aké schopnosti poznáš? Gravitácia, napätie nite, stlačenie pružiny, kolízie tela,
Stojí za zváženie, že dnes je spoľahlivo známa existencia štyroch základných interakcií (nepočítajúc Higgsovo pole):
Gravitácia – gravitačná interakcia
Gravitácia je príťažlivosť medzi dvomapredmety, ktoré majú hmotnosť alebo energiu. Tento zásadný vplyv má každý odpozorovaný a vďaka nemu môže človek sedieť, stáť či ležať. Gravitačná sila sa prejavuje pádom kameňa z útesu; pohyb planéty okolo hviezdy; morské prílivy, za ktoré je zodpovedný Mesiac. Gravitácia je najintuitívnejšia a najznámejšia zo základných síl, no nie je najjednoduchšie ju vysvetliť.
Isaac Newton bol prvý, kto túto myšlienku navrholgravitácia, údajne inšpirovaná jablkom padajúcim zo stromu. Opísal to ako doslova príťažlivosť medzi dvoma objektmi. O stáročia neskôr Albert Einstein navrhol vo svojej všeobecnej teórii relativity (GR), že gravitácia nie je príťažlivosť ani sila. Namiesto toho je to dôsledok ohýbania časopriestoru objektov. Veľký objekt pracuje s časopriestorom v podstate rovnakým spôsobom, ako veľká guľa umiestnená v strede listu papiera ovplyvňuje tento materiál, deformuje ho a spôsobuje, že iné, menšie objekty na liste padajú do stredu.
Zákon univerzálnej gravitácie
Hoci gravitácia drží planéty pohromade,hviezdy, slnečné sústavy a dokonca aj galaxie, sa ukazuje ako najslabšia zo základných síl, najmä na molekulárnej a atómovej úrovni. Premýšľajte o tom takto: aké ťažké je dostať loptu zo zeme? Alebo zdvihnúť nohu? Alebo skočiť? Všetky tieto akcie pôsobia proti gravitácii celej Zeme. A na molekulárnej a atómovej úrovni nemá gravitácia takmer žiadny vplyv na iné základné sily.
Slabá sila a rozpad častíc
Slabá sila alebo slabá jadrová sila,je zodpovedný za rozpad častíc. Ide o doslovnú transformáciu jedného typu subatomárnych častíc na iný. Napríklad neutríno, ktoré sa odchyľuje od neutrónu, môže zmeniť neutrón na protón a neutríno na elektrón.
Fyzici opisujú túto interakciu prostredníctvom výmenybozóny. Tieto častice prenášajúce silu, najmä niektoré ich typy, sú zodpovedné za slabú silu, elektromagnetickú silu a silnú silu. V slabej sile sú bozóny nabité častice nazývané bozóny W a Z. Keď sú subatomárne častice – protóny, neutróny a elektróny – od seba vzdialené 10 až 18 metrov (0,1 % priemeru protónu), môžu si tieto bozóny vymeniť. V dôsledku toho sa subatomárne častice rozpadajú na nové častice.
Slabá väzba je kritickáreakcie jadrovej fúzie. Sú to, čo poháňa Slnko a produkuje energiu potrebnú pre väčšinu foriem života tu na Zemi. Mimochodom, to je dôvod, prečo archeológovia používajú uhlík-14 na určenie veku starých kostí, dreva a iných predtým žijúcich artefaktov. Uhlík-14 má šesť protónov a osem neutrónov. Jeden z týchto neutrónov sa rozpadne na protón za vzniku dusíka-14, ktorý má sedem protónov a sedem neutrónov. K tomuto rozpadu dochádza predvídateľnou rýchlosťou, čo vedcom umožňuje určiť vek artefaktov.
Elektromagnetická sila
Pôsobí elektromagnetická sila (Lorentzova sila)medzi nabitými časticami - negatívne nabité elektróny a pozitívne nabité protóny. Opačné poplatky sa navzájom lákajú, zatiaľ čo identické poplatky odpudzujú. Čím viac náboja, tým viac energie. A ako gravitáciu, aj túto silu je cítiť.
Ako už názov napovedá, elektromagnetická silasa skladá z dvoch častí: elektrickej sily a magnetickej sily. Fyzici spočiatku popisovali tieto sily navzájom od seba, neskôr si však uvedomili, že sú zložkami jednej.
Elektrický komponent pôsobí medzinabité častice, bez ohľadu na to, či sa pohybujú alebo nie, vytvárajú pole. Vďaka nemu sa poplatky môžu navzájom ovplyvňovať. Len čo sa však tieto nabité častice začnú pohybovať, prejavia sa aj druhá zložka - magnetická sila. Keď sa pohybujú, vytvárajú okolo seba magnetické pole. Preto keď elektróny preniknú vodičom, napríklad aby nabili počítač alebo telefón alebo zapli televíziu, vodič sa stane magnetickým.
Medzi nimi sa prenášajú elektromagnetické silynabité častice výmenou bezhmotných silových bozónov - fotónov, ktoré sú tiež časticami svetla. Fotóny nesúce silu sú však ich ďalším prejavom. Podľa University of Tennessee v Knoxville sú virtuálne a nedetegovateľné, aj keď po technickej stránke ide o rovnaké častice ako skutočná a detegovateľná verzia fotónov.
Za niektoré môže elektromagnetická silanajbežnejších javov: trenie, pružnosť, normálna sila a sila držiaca pevné látky pohromade v danom tvare. Je dokonca zodpovedná za odpor, ktorému čelia napríklad vtáky a lietadlá. Je to spôsobené vzájomným pôsobením nabitých (alebo neutrálnych) častíc. Napríklad normálna sila, ktorá drží knihu na stole (namiesto gravitácie, ktorá ju ťahá k zemi), je dôsledkom toho, že elektróny v atómoch tabuľky odpudzujú elektróny v atómoch knihy.
Silná sila - bilióny bilióny bilióny silnejšie ako gravitácia
Silná jadrová sila alebo silná jadrová energiainterakcia je najmocnejšou zo štyroch základných prírodných síl. Podľa HyperPhysics je to 6 000 biliónov biliónov biliónov (to je po 6 nulách 39 núl) krát silnejších ako gravitácia. Je to tak preto, lebo spája základné častice hmoty dohromady a vytvára väčšie častice. Drží pohromade kvarky, ktoré tvoria protóny a neutróny, a časť silnej sily drží pohromade aj protóny a neutróny atómového jadra.
Ako slabá sila, silnáinterakcia funguje iba vtedy, keď sú subatomárne častice veľmi blízko seba. Mali by byť niekde od 10 do 15 metrov od seba (zhruba v priemere protónu).
Silnú interakciu však možno tzv„čudné“. Faktom je, že na rozdiel od iných základných síl slabne, keď sa k sebe subatomárne častice približujú. Ako píšu výskumníci z Fermilabu, silná interakcia dosahuje svoju maximálnu „silu“, keď sú častice čo najďalej od seba. Akonáhle sú v dosahu, bezhmotné nabité bozóny – gluóny – prenášajú silnú silu medzi kvarkami a udržiavajú ich „zlepené dohromady“. Malý zlomok silnej sily - zvyšková silná sila - pôsobí medzi protónmi a neutrónmi. Protóny v jadre sa navzájom odpudzujú kvôli ich podobnému náboju, ale zvyšková silná sila môže tento proces prekonať. To je dôvod, prečo častice zostávajú spolu spojené v jadre atómu.
Veľké zjednotenie a teória všetkého
Nevyriešená otázka štyrochzákladných síl je, či sú skutočne prejavom jedinej veľkej sily vo vesmíre. Ak je to tak, každý z nich by mal byť schopný splynúť s ostatnými a už existujú dôkazy, že môžu.
Fyzici Sheldon Glashow a Steven Weinberg zHarvardská univerzita spolu s Abdusom Salamom z Imperial College v Londýne dostali v roku 1979 Nobelovu cenu za fyziku za spojenie elektromagnetickej sily so slabou silou, aby sa vytvoril koncept elektroslabej sily. Fyzici pracujúci na vytvorení teórie Veľkého zjednotenia sa snažia spojiť elektroslabú interakciu so silnou s cieľom určiť elektrónovo-jadrovú. Predtým to predpovedali modely, ale zatiaľ sa to nepozorovalo. Posledná časť skladačky by vyžadovala spojenie gravitácie s elektrónovo-jadrovou silou, aby sa vytvorila teória všetkého - základ, ktorý by mohol vysvetliť celý vesmír.
Fyzici však považovali za dosť ťažké kombinovaťmikroskopický svet s makroskopickým. Vo veľkom a najmä astronomickom meradle dominuje gravitácia, ktorú najlepšie vystihuje Einsteinova všeobecná teória relativity. Ale na molekulárnej, atómovej alebo subatomárnej úrovni kvantová mechanika najlepšie vystihuje prírodný svet. A doteraz nikto neprišiel s dobrým spôsobom, ako spojiť tieto dva svety.
Čítaj viac
Bola vytvorená prvá presná mapa sveta. Čo je zlé na všetkých ostatných?
Urán získal status najpodivnejšej planéty v slnečnej sústave. Prečo?
NASA povedala, ako budú dodávať vzorky Marsu na Zem
Higgsovo pole poskytuje spontánne porušeniesymetria elektroslabých interakcií v dôsledku porušenia vákuovej symetrie, pomenovaná podľa vývojára jej teórie, britského fyzika Petra Higgsa. Kvantom tohto poľa je Higgsova častica (Higgsov bozón).
W- a Z-bozóny - základné častice,nositelia slabej interakcie. Ich objav sa považuje za jeden z hlavných úspechov Štandardného modelu časticovej fyziky. W-častica je pomenovaná podľa prvého písmena názvu interakcie - slabá interakcia
Uhlík-14 je rádioaktívny nuklid chemického prvku uhlík s atómovým číslom 6 a hmotnostným číslom 14.
Izotopy dusíka sú rozmanitosťou chemických atómovprvok dusík s rôznym obsahom neutrónov v jadre. Prírodný dusík pozostáva z dvoch stabilných izotopov ⁴⁴N a ⁵⁵N s atómovými koncentráciami 0,99636, respektíve 0,00364.
Neutrálna častica je elementárna častica, niemajúci elektrický náboj. Medzi neutrálne častice patrí napríklad fotón, neutrón, neutríno. Neutrálne častice však môžu mať magnetický moment a elektrické momenty s vyššou multipolaritou, napríklad štvorpólový moment.
Sila normálnej reakcie je sila pôsobiaca natelo zo strany podpery a smeruje kolmo na kontaktnú plochu. Distribuované cez oblasť kontaktnej zóny. Je potrebné vziať do úvahy pri analýze dynamiky pohybu tela. Údaje v zákone Amonton-Coulomb.