Cele patru forțe fundamentale ale naturii care controlează orice interacțiune din Univers

Toate forțele pe care le simțim în fiecare zi, precum și cele pe care nu realizăm că le simțim, pot fi reduse la doar patru forțe fundamentale ale naturii.

Cele patru forțe fundamentale ale naturii controlează fiecare interacțiune din Univers.

• Telescopul Webb a descoperit o galaxie spirală masivă de la începuturile Universului
• O întâlnire străveche a Soarelui cu alte două stele a schimbat pentru totdeauna Sistemul Solar

Acestea sunt:

• Gravitația;
• Forța nucleară slabă;
• Forța electromagnetică;
• Forța nucleară tare.

Gravitația este atracția dintre două obiecte care au masă sau energie. Gravitația este probabil cea mai intuitivă și cunoscută forță dintre cele patru interacțiuni fundamentale ale naturii. Însă, gravitația este și cea mai dificilă forță de explicat.

Ce este gravitația?

Isaac Newton a fost primul care a propus ideea gravitației, aparent inspirat de un măr care tocmai căzuse dintr-un pom. Newton a descris gravitația ca o atracție între doi obiecte. Câteva secole mai târziu, Albert Einstein a sugerat, prin teoria relativității generale, că gravitația nu este o atracție, ci de fapt o forță. În schimb, gravitația este o consecință a obiectelor ce curbează spațiul-timp.

Deși gravitația susține planete, stele, sisteme solare și chiar galaxii, se pare că aceasta este cea mai slabă dintre forțele fundamentale, în special la nivel molecular și atomic.

Forța nucleară slabă, numită și interacțiunea nucleară slabă, este responsabilă pentru descompunerea particulelor. Aceasta este schimbarea unui tip de particulă subatomică în alta. Spre exemplu, un neutrino care ajunge în apropiere de un neutron poate transforma neutronul într-un proton în timp ce neutrinoul devine un electron.

Cum ne ajută forța nucleară slabă?

Forța nucleară slabă este crucială pentru reacțiile de fuziune nucleară care alimentează Soarele și produc energia necesară pentru majoritatea formelor de viață de pe Pământ. Forța slabă este motivul pentru care arheologii pot folosi carbon-14 pentru a data oase antice, lemn și alte artefacte care au fost cândva vii. Carbon-14 are șase protoni și opt neutroni. Descompunerea acestora are loc la o rată predictibilă, ceea ce le permite arheologilor să stabilească vechimea artefactelor.

Forța electromagnetică, numită și forța Lorentz, acționează între particule încărcate cu sarcini pozitive, precum electronii încărcați negativ și protonii încărcați pozitiv. Sarcinile opuse se atrag una pe alta, în timp ce sarcinile asemănătoare se resping. Cu cât este mai încărcată sarcina, cu atât este mai mare forța. La fel ca și gravitația, forța electromagnetică poate fi simțită de la o distanță infinită. Totuși, forța devine tot mai slabă pe măsură ce distanța crește.

Forța electromagnetică sau forța Lorentz

După cum indică și denumirea sa, forța electromagnetică este alcătuită din două parți: forța electrică și forța magnetică. La început, fizicienii au descris aceste forțe ca fiind separate, însă cercetătorii au înțeles mai apoi că, de fapt, cele două sunt componente ale aceleiași forțe, scrie Live Science.

Forța nucleară tare, numită și interacțiunea nucleară tare, este cea mai puternică dintre cele patru forțe fundamentale ale naturii. Asta pentru că leagă particule fundamentale ale materiei pentru a forma particule mai mari. Forța nucleară tare susține quarkurile care alcătuiesc protonii și neutronii, iar o parte din forța tare păstrează intact nucleul atomului de proton și neutron.

De ce este ciudată forța nucleară tare?

Totuși, forța nucleară tare este ciudată pentru că, spre deosebire de alte forțe fundamentale ale naturii, aceasta devine mai slabă pe măsură ce particulele se deplasează mai aproape una față de cealaltă. De fapt, forța nucleară tare atinge o putere maximă atunci când particulele sunt cel mai depărtate una de cealaltă.

Întrebarea care îi frământă pe toți oamenii de știință este dacă aceste forțe fundamentale ale naturii sunt, de fapt, manifestări ale unei singure forțe a Universului. Dacă acest lucru este adevărat, fiecare dintre forțe ar trebui să fie capabile să se unească între ele și chiar există dovezi că asta este o posibilitate.

Fizicienii Sheldon Glashow, Steven Weinberg și Abdus Salam au câștigat premiul Nobel pentru Fizică în 1979 după ce au unificat forța electromagnetică cu forța nucleară slavă pentru a forma conceptul forței electroslabe. Însă, oamenii de știință nu au reușit să unească lumea microscopică și cea macroscopică. În special la nivel astronomic, gravitația domină și este cel mai bine descrisă prin teoria relativității generale a lui Einstein. Însă, la nivel molecular, atomic sau subatomic, mecanica cuantică descrie cel mai bine lumea naturală. Până acum, nimeni nu a reușit să unească aceste două lumi.

Vă mai recomandăm să citiți și:

Cercetătorii au descoperit o forță a naturii necunoscută până acum care determină forma tuturor lucrurilor ascuțite

Fizicienii încearcă să reunească forțele naturii și să corecteze cel mai mare eșec al lui Albert Einstein

Fizicienii maghiari susţin că este posibil să fi descoperit cea de-a cincea forţă fundamentală din Univers

Ce este gravitația?