(imaginima/Lizenzfrei/Getty Images) Eine grundlegende Naturkraft ist eine Anziehung oder Abstoßung zwischen Objekten, die durch Wechselwirkungen zwischen Feldern und Teilchen beschrieben wird.
Die Physik hat vier Grundtypen dieser Wechselwirkungen identifiziert, die zusammen jede Aktion beschreiben, die wir im Universum sehen, vom Zerfall atomarer Teilchen bis zur Drift ganzer Galaxien.
Was ist die starke Atomkraft?
Die starke Kernkraft hält die Atomkerne zusammen.
Die Protonen und Neutronen, aus denen der Atomkern besteht, bestehen ihrerseits aus einem Trio einfacherer Teilchen, den sogenannten Quarks. Ein Teilchen namens Gluon wirkt auf eine Eigenschaft von Quarks namens Farbe , wodurch die Anziehungskraft der Kraft entsteht.
Im Gegensatz zu den anderen drei Grundkräften wird die Kernkraft umso stärker, je weiter das Gluon wandern muss. Auf der Skala von Protonen und Neutronen macht es dieser federartige Effekt unglaublich schwer, Quarks auseinanderzuziehen. Dies hilft zu erklären, warum die starke Kraft so, nun ja, stark ist.
Auf der Skala des gesamten Atomkerns bindet die Kraft auch ganze Protonen und Neutronen aneinander. Dank der elektromagnetischen Kraft stoßen sich Protonen auch gegenseitig ab und bringen so Atomkerne in ein empfindliches Gleichgewicht.
Was ist Elektromagnetismus?
Elektromagnetismus ist sowohl eine anziehende als auch eine abstoßende Kraft zwischen Teilchen mit einer Eigenschaft namens Aufladung , die es in zwei Varianten gibt – positiv und negativ. Objekte mit gleicher Ladung wirken sich gegenseitig abstoßend aus, während Objekte mit unterschiedlicher Ladung eine anziehende Wirkung haben.
Dies ist die Kraft, die in unserem täglichen Leben am offensichtlichsten ist. Dank der Wechselwirkung von negativ geladenen Elektronen und positiv geladenen Protonen können sich einzelne Atome zu unterschiedlichen Materialien verbinden. Die Kraft wird auch durch ein Teilchen namens Photon durch das elektromagnetische Feld übertragen, das unser Körper dank chemischer Veränderungen in unseren Augen als Licht wahrnimmt.
Was ist die schwache Atomkraft?
Von allen fundamentalen Kräften ist die schwache Kernkraft am schwierigsten zu erfassen. Es beschreibt, wie die Quarks, aus denen Kernteilchen bestehen, von einer Form in eine andere übergehen können. Die Kraft wird von Teilchen namens W und Z getragen Bosonen .
Die schwache Kraft wirkt über eine unglaublich kurze Distanz, entspricht etwa 0,1 Prozent vom Durchmesser eines Protons. Wenn ein Teilchen wie ein Neutrino Kommt es einem Quark sehr nahe, bewirkt die schwache Kraft, dass sich das Quark verändert, indem es ein W aussendet Boson . Dadurch kann ein Neutron in ein Proton umgewandelt werden (wobei ein völlig neues Element entsteht) und das Neutrino in ein Elektron.
Was ist Schwerkraft?
Die Schwerkraft ist eine Anziehungskraft zwischen Massen, die laut generelle Relativität entsteht durch die Wirkung von Energie, die auf ein Raumzeitfeld einwirkt. Während die Theorie darauf hindeutet, dass es ein vermittelndes Teilchen – ein sogenanntes Graviton – haben könnte, müssen Experimente seine Existenz noch belegen.
Während die Schwerkraft wie eine starke Kraft erscheint, die dafür verantwortlich ist, ganze Galaxien zusammenzuhalten und buchstäblich das Tageslicht aus den Sternen herauszudrücken, ist sie etwa 10^29 Mal schwächer als die schwache Kernkraft. Das bedeutet, dass es praktisch keinen beobachtbaren Einfluss auf die Größenordnung winziger Teilchen hat und erst auf einer kosmischeren Ebene relevant wird.
Gibt es mehr als vier Grundkräfte?
Während Standardmodell Obwohl die Physik nur vier Kraftträger und ihre Auswirkungen beschreibt, spricht wenig dagegen, dass in alternativen Modellen hypothetisch mehr Kräfte existieren.
Einblicke in potenziell neue Teilchen mit den Eigenschaften eines unbekannten Kraftträgers wurden in den letzten Jahren in Hochenergieexperimenten erfasst. Die subtilen Effekte Diese Kraft lässt sich in den Richtungen beobachten, in die subatomare Teilchen gehen, wenn sie bei manchen Arten des Zerfalls emittiert werden. Ihre Existenz könnte sogar eine Erklärung dafür sein Dunkle Materie .
Derzeit sind etwaige zusätzliche Kräfte höchst spekulativ. Zukünftige Experimente könnten sie ausschließen oder – nur vielleicht – neue physikalische Erkenntnisse finden, die zeigen, dass es im Universum mehr als vier Kräfte gibt.
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