Mitkä Ovat Luonnon Neljä Perusvoimaa?

{h1}

Neljä luonnollista perustavaa laatua olevaa luonnonvoimaa ovat kaikki sen takana, että teemme, putoamasta auringon kiertämiseen. Lue neljä luonnon perusvoimaa.

- Kun istut tietokoneen edessä, lukemalla tätä artikkelia, saatat olla tietämättömiä monista voimista, jotka vaikuttavat sinua kohtaan. pakottaa on määritelty push tai pull, joka muuttaa objektin liiketilaa tai aiheuttaa kohteen deformoitumista. Newton määritteli voiman kaiken, mikä aiheutti kohteen kiihtyvän - F = ma, missä F on voima, m on massa ja on kiihtyvyys.

Tuntunut voima painovoima vetää sinut alas istuimellasi, maan maapallon keskelle. Sinä tunnet sen painonne. Miksi et pääse istumaan? No, toinen voima, sähkömagnetismi, pitää istuimensa atomeja yhdessä estäen atomien tunkeutumisen - paikoillasi. Tietokoneen sähkömagneettiset vuorovaikutukset ovat myös vastuussa valon tuottamisesta, jonka avulla voit lukea näytön.

-Gravity ja sähkömagnetismi ovat vain kaksi luonnon neljästä perusvoimasta, erityisesti kaksi, joita voit tarkkailla päivittäin. Mitkä ovat kaksi muuta, ja miten ne vaikuttavat sinuun, jos et näe niitä?

Jäljellä olevat kaksi joukkoa toimivat atomitasolla, jota emme koskaan tunne, huolimatta siitä, että ne on tehty atomeista. vahva voima pitää ytimen yhdessä. Lopuksi, heikko voima on vastuussa radioaktiivisesta hajoamisesta, erityisesti beta-hajoamisesta, jossa neutronin sisällä oleva ydin muuttuu protoniksi ja elektroniksi, joka poistetaan ytimestä.

Ilman näitä perustavanlaatuisia voimia, sinä ja kaikki muu maailmankaikkeuden asia hajoisivat ja kulkisivat pois. Katsotaanpa jokaista perusvoimaa, mitä kukin tekee, miten se on löydetty ja miten se liittyy muihin.

Painovoima saada sinut alas?

Tämä pieni kaveri aikoo selvittää, mitä painovoima on kyse.

Tämä pieni kaveri aikoo selvittää, mitä painovoima on kyse.

- Ensimmäinen voima, jonka olet koskaan tullut tietoiseksi, oli todennäköisesti vakava. Pikkupoikana sinun piti oppia nousemaan sitä vastaan ​​ja kävelemään. Kun olet törmännyt, sinä välittömästi tunsit vakavuuden tuovan sinut takaisin lattialle. Sen lisäksi, että he voivat antaa vaikeuksia, painovoima pitää kuun, planeettojen, auringon, tähtien ja galaksien yhdessä maailmankaikkeudessa niiden pyöriessä. Se voi työskennellä yli valtavia etäisyyksiä ja on ääretön alue.

Isaac Newton kuvasi gravitaatiota vedon väliseksi kahdesta esineestä, joka oli suoraan riippuvainen niiden massojen suhteen ja kääntäen toisiinsa suhteessa etäisyyden neliöön. Hänen painovoimansa ansiosta ihmiskunta pystyi lähettämään astronauteja kuuhun ja robottikokeisiin aurinkokunnan uloimmille ulottuville. Vuodesta 1687 1900-luvun alkuun asti Newtonin ajatus gravitaatiosta "hinaajaksi" kahden kahden objektin välillä hallitsee fysiikkaa.

Mutta eräs ilmiö, jota Newtonin teorioilla ei voitu selittää, oli Mercury: n erityinen kiertorata. Itse pyöräily näytti pyörittämästä (tunnetaan myös nimellä precessio). Tämä havainto tukahdutti tähtitieteilijöitä 1800-luvun puolivälistä lähtien. Vuonna 1915 Albert Einstein ymmärsi, että Newtonin liikkeen ja painovoiman lakit eivät koske kovia tai suuria nopeuksia esineitä, kuten valon nopeutta.

Hänen yleisessä suhteellisuusteoriansa suhteessa Albert Einstein kuvasi painovoimaa massan aiheuttaman avaruuden vääristymänä. Kuvittele, että laitat keilapallon kumilevyn keskelle. Pallo aiheuttaa levyn arkkia (painovoima tai painovoima). Jos rullaat marmoria palloa kohti, se putoaa alas (houkutellaan palloon) ja voi jopa ympyrä palloa (kiertorataa) ennen kuin se osuu. Riippuen marmorin nopeudesta, se voi paeta syvennystä ja kulkea palloa, mutta masennus voi muuttaa marmorin polkua. Painovoima kentät ympärillä massiivisia esineitä kuten aurinko tekevät samoin. Einstein sai Newtonin painovoiman oman suhteellisuusteoriansa perusteella ja osoitti, että Newtonin ideat olivat erityinen suhteellisuusperiaate, erityisesti heikko heikkous ja matala nopeus.

Kun tarkastellaan massiivisia esineitä (Maa, tähdet, galaksit), painovoima näyttää olevan tehokkain voima. Kuitenkin, kun käytät vakavuutta atomitasolla, sillä on vähäinen vaikutus, koska subatomisten hiukkasten massat ovat niin pieniä. Tällä tasolla se on itse asiassa heikentynyt heikoimmaksi voimaksi.

Katsotaanpa sitten sähkömagneettisuutta, seuraava perustavoite.

Pitää se yhdessä sähkömagnetismin kanssa

Kaikki tietävät, että vastakohdat houkuttelevat, jopa Paula Abdul.

Kaikki tietävät, että vastakohdat houkuttelevat, jopa Paula Abdul.

-Jos hiukset haalistat useita kertoja, hiukset saattavat pysähtyä ja vetää harjalla. Miksi? Harjan liike antaa sähkövarauksia jokaiselle hiukselle ja identtisesti varatut yksittäiset karvat torjuvat toisiaan. Vastaavasti, jos sijoitat samanlaiset kaksi bar-magneettipylväät yhteen, he torjuvat toisiaan. Aseta sitten keskenään vastakkaiset magneetit, ja magneetit houkuttelevat toisiaan. Nämä ovat tuttuja esimerkkejä sähkömagneettisesta voimasta; vastakkaiset maksut houkuttelevat, samalla kun samat maksut hylkäävät.

Tutkijat ovat tutkineet sähkömagneettisuutta jo 18-luvulta lähtien, ja useat tekevät merkittäviä panoksia.

  • Vuonna 1785 kuuluisa ranskalainen fyysikko Charles Coulomb kuvasi sähköisesti varautuneiden esineiden voiman suoraan verrannolliseksi maksujen suuruuteen ja käänteisesti suhteessa niiden välisten etäisyyksien neliöön. Kuten gravitaationa, sähkömagneettisuus on ääretön.
  • Vuonna 1819 tanskalainen fyysikko Hans Christian Oersted havaitsi, että sähkön ja magnetismin suhteet olivat hyvin läheisiä, mikä johti siihen, että sähkövirta tuottaa magneettisen voiman.
  • British-syntynyt fyysikko ja kemisti Michael Faraday punnitsi sähkömagnetismin, mikä osoitti, että magnetismia voitaisiin käyttää tuottamaan sähköä vuonna 1839.
  • 1860-luvulla James Clerk Maxwell, skotlantilainen matematiikka ja fysiikka, tuottivat yhtälöitä, jotka kuvaivat kuinka sähkö ja magnetismi liittyvät toisiinsa.
  • Lopulta hollantilainen Hendrik Lorentz laski voiman vaikutuksen varautuneeseen partikkeliin sähkömagneettisessa kentässä vuonna 1892.

Kun tutkijat selvittivät atomin rakennetta 1900-luvun alkupuolella, he oppivat, että subatomiset hiukkaset käyttivät sähkömagneettisia voimia toistensa suhteen. Esimerkiksi positiivisesti varautuneilla protoneilla voisi olla negatiivisesti varautuneita elektroneja kiertoradalla ytimen ympärillä. Lisäksi yhden atomin elektronit houkuttelivat naapurimomien protonien muodostamaan a jäljellä oleva sähkömagneettinen voima, mikä estää sinua putoamasta tuolisi läpi.

Mutta miten sähkömagneettisuus toimii äärettömällä alueella suuressa maailmassa ja lyhyen kantaman atomitasolla? Fyysikot ajattelivat, että fotonit lähettävät sähkömagneettista voimaa suurilla etäisyyksillä. Mutta heidän oli tehtävä teoriaa sovittaakseen sähkömagneettisuus atomitasolla, ja tämä johti kvanttielektrodynamiikka (QED). QED: n mukaan fotonit lähettävät sähkömagneettista voimaa sekä makroskooppisesti että mikroskooppisesti; Subatomiset hiukkaset kuitenkin jatkuvasti vaihtavat virtuaalisia fotoneja niiden sähkömagneettisten vuorovaikutusten aikana.

- Mutta sähkömagneettisuus ei voi selittää, miten ydin pysyy yhdessä. Siellä ydinvoimat tulevat peliin.

Ydinvoimat olisivat kanssasi

Tohtori Hideki Yukawa, oikein, saa Nobelin fysiikan Nobel-palkinnon Tukholmasta kruununprinssi Gustaf Adolfista Ruotsista 10. joulukuuta 1949 hänen positiostaan ​​mesonilla.

-DR. Hideki Yukawa, oikein, saa Nobelin fysiikan Nobel-palkinnon Tukholmasta kruununprinssi Gustaf Adolfista Ruotsista 10. joulukuuta 1949 hänen positiostaan ​​mesonilla.

-Minun atomin ydin muodostuu positiivisesti varautuneista protoneista ja neutraaleista neutroneista. Sähkömagneettisuus kertoo, että protonien tulisi torjua toisiaan ja ydin olisi lennettävä toisistaan. Tiedämme myös, että painovoimalla ei ole merkitystä subatomi- sessa mittakaavassa, joten jonkin muun voiman on oltava ydin, joka on voimakkaampi kuin painovoima ja sähkömagnetismi. Lisäksi, koska emme näe tätä voimaa joka päivä, kuten teemme painovoiman ja sähkömagnetismin suhteen, sen on toimittava hyvin lyhyillä etäisyyksillä, toisin sanoen atomin asteikolla.

Voimaa, joka pitää ytimen yhdessä, kutsutaan nimellä vahva voima, vuorotellen kutsutaan vahva ydinvoima tai vahva ydinvoiman vuorovaikutus. Vuonna 1935 Hideki Yukawa mallinnut tätä voimaa ja ehdotti, että protonit vuorovaikutteisesti toisiinsa ja neutronien kanssa vaihtivat hiukkanen nimeltä meson - myöhemmin kutsuttu a pion - lähettää voimakas voima.

1950-luvulla fyysikot rakensivat hiukkaskiihdyttimiä ydinrakenteen tutkimiseen. Kun he rupesivat yhteen atomeja suurilla nopeuksilla, he löysivät Yukawan ennustamat pioniet. He havaitsivat myös, että protonit ja neutronit valmistettiin pienemmistä hiukkasista, joita kutsuttiin kvarkkien. Joten, voimakas voima järjesti kvarkeja yhteen, mikä puolestaan ​​pitää ytimen yhdessä.

Toinen ydinreaktio oli selitettävä: radioaktiivinen hajoaminen. Beta-päästössä neutroni hajoaa protoniksi, neut- rinmin neutroniksi ja elektroniksi (beeta-partikkeli). Elektronia ja neut- rinminestettä poistetaan ytimestä. Tämän hajoamisen ja päästöjen vastuulla olevan voiman on oltava erilainen ja heikompi kuin voimakas voima, joten se on valitettava nimi - heikko voima tai heikko ydinvoima tai heikko ydinvoiman vuorovaikutus.

Kvarkkien löytämisen myötä heikko voima osoitti olevansa vastuussa jonkin tyyppisen kvarkin vaihtamisesta toiseen vuonna 1983 löydettyihin W- ja Z-bosoniin kuuluvien hiukkasten vaihtamisen kautta. Lopulta heikko voiman tekee ydinfuusiosta auringossa ja tähdet ovat mahdollisia siksi, että vety-isotooppi deuterium voi muodostaa ja sulattaa.

- Silloin voit nimetä neljä voimaa - painovoima, sähkömagnetismi, heikko voima ja voimakas voima - näemme, miten he vertaavat ja toimivat keskenään.

Vertaamalla perusvoimia

QED - ja kvanttikromodynamiikka, tai QCD, fysiikan ala, joka kuvaa subatomisten hiukkasten ja ydinvoimien välisiä vuorovaikutuksia, näemme, että monet voimat välittyvät hiukkasia, jotka vaihtavat hiukkasia mittaa hiukkasia tai mittaribosonit. Nämä kohteet voivat olla kvarkeja, protoneja, elektroneja, atomia, magneetteja tai jopa planeettoja. Joten, miten hiukkaset vaihtavat voiman? Harkitse kaksi luistelijoita, jotka seisovat jonkin matkan päässä toisistaan. Jos yksi luistelija heittää pallon toiselle, luistelijat liikkuvat kauemmas toisistaan. Työvoimat toimivat samalla tavoin.

Fyysikot ovat erottaneet mittarin hiukkaset suurimmalle osalle voimista. Vahva voima käyttää pionit ja toinen hiukkanen nimeltä a gluoni. Heikko voima käyttää W- ja Z-bosonit. Sähkömagneettinen voima käyttää fotonit. Gravityn ajatellaan välittävän hiukkasen nimeltä a gravitonin; mutta gravitoneja ei ole vielä löydetty. Jotkut ydinvoimaloihin liittyvät mittarihiukkaset ovat massaa, kun taas toiset eivät (sähkömagnetismi, painovoima). Koska sähkömagneettinen voima ja painovoima voivat toimia suurilla etäisyyksillä, kuten valovuosien, niiden mittaripartikkeleiden on pystyttävä kulkemaan valon nopeudella, ehkä jopa nopeammin gravitonien kohdalla. Fyysikot eivät tiedä kuinka gravitaatio välitetään. Mutta Einsteinin teorian mukaan erityisominaisuuksista ei ole mitään esineitä, joiden massa voi kulkea valonopeudella, joten on järkevää, että fotonit ja gravitonit ovat massamittaisia ​​hiukkasia. Itse asiassa fyysikot ovat vahvistaneet, että fotoneilla ei ole massaa.

Mikä voima on mahtavin niistä? Se olisi vahva ydinvoima.Se toimii kuitenkin vain lyhyellä alueella, noin ytimen kokoa. Heikko ydinvoima on miljoona vahvuutta kuin voimakas ydinvoima ja sillä on vielä lyhyempi alue, pienempi kuin protonin halkaisija. Sähkömagneettinen voima on noin 0,7 prosenttia yhtä voimakasta kuin voimakas ydinvoima, mutta sillä on äärettömät alueet, koska sähkömagneettista voimaa kuljettavat fotonit kulkevat valonopeudella. Lopuksi painovoima on heikoin voima noin 6 x 10: ssä-29 kertaa vahvan ydinvoiman voimalla. Painovoimalla on kuitenkin ääretön alue.

-Fyysikot odottavat parhaillaan ajatuksia, joita neljä perustavaa laatua olevaa voima voi liittyä, ja että he tulivat yhdestä voimasta maailmankaikkeuden varhaisessa vaiheessa. Ajatus ei ole ennennäkemätön. Ajattelimme kerran sähköstä ja magnetismista erillisinä kokonaisuuksina, mutta Oerstedin, Faradayn, Maxwellin ja muiden työn tulokset osoittivat, että he olivat yhteydessä toisiinsa. Teorioita, jotka liittyvät perusvoimaan ja subatomisiin hiukkasia, kutsutaan sopiviksi suuria yhtenäisiä teorioita. Lisää heistä seuraavaksi.

Perusteiden yhdistäminen

Suuren Hadron Colliderin magneettiydin voisi jonain päivänä yhdistää vahvan voiman sähköistehon voimalla.

Suuren Hadron Colliderin magneettiydin voisi jonain päivänä yhdistää vahvan voiman sähköistehon voimalla.

-Tiete ei koskaan jätä, joten perusvoimien työ on kaukana loppuun. Seuraava haaste on rakentaa yksi suuren yhtenäisen teorian neljästä voimasta, mikä on erityisen hankala tehtävä, koska tutkijat ovat kamppaillut sovittamaan painovoiman ja kvanttimekaniikan teoriat.

Siinä hiukkaskiihdyttimet, jotka voivat aiheuttaa yhteentörmäyksiä suurempien energioiden kanssa, tulevat kätevästi. Vuonna 1963 fyysikot Sheldon Glashow, Abdul Salam ja Steve Weinberg ehdottivat, että heikko ydinvoima ja sähkömagneettinen voima voisivat yhdistää korkeammilla energioilla, mitä kutsutaan electroweak voima. He ennustivat, että tämä tapahtuisi noin 100 gigaelektron volttia (100GeV) tai 10° C: n15 K, joka tapahtui pian Big Bangin jälkeen. Vuonna 1983 fyysikot saavuttivat nämä lämpötilat hiukkaskiihdyttimessä ja osoittivat, että sähkömagneettinen voima ja heikko ydinvoima liittyivät niihin.

Teoriat ennustavat, että voimakas voima yhdistyy voimansiirron voimalla yli 10: n energioihin15 GeV ja että kaikki voimat voivat liittyä yli 10: n energiaan19 GeV. Nämä energiat lähestyvät lämpötilaa Big Bangin varhaisimmassa osassa. Fyysikot pyrkivät rakentamaan hiukkaskiihdyttimiä, jotka voivat saavuttaa nämä lämpötilat. Suurin hiukkaskiihdytin on Large Hadron Collider CERNissä Genevessä, Sveitsissä. Kun se tulee verkkoon, se kykenee kiihdyttämään protonien 99,99 prosenttiin valon nopeudesta ja saavuttamaan 14 teratektoni-voltin tai 14 TeV: n törmäysenergiaa, joka on 14 000 GeV tai 1,4 x 104 GeV.

-Jos fyysikot voivat osoittaa, että neljä perusvoimaa todellakin tulivat yhdestä yhtenäisestä joukosta, kun universumi jäähdytti Big Bangista, vaihtaako se jokapäiväistä elämääsi? Luultavasti ei. Se kuitenkin edistää ymmärrystä voimien luonteesta sekä maailmankaikkeuden alkuperistä ja kohtalosta.

-


Video Täydentää: Pepun nosto: Kyykky (Squat).




Tutkimus


Desert Mystery On Sähköinen Vastaus
Desert Mystery On Sähköinen Vastaus

Miksi Valokuvat Syvästä Avaruudesta Ottavat Niin Kauan Päästäkseen Maahan?
Miksi Valokuvat Syvästä Avaruudesta Ottavat Niin Kauan Päästäkseen Maahan?

Tiede Uutiset


Pitkäaikainen Marihuanan Käyttö Liittyy Aivojen Palkitsemisjärjestelmän Muutoksiin
Pitkäaikainen Marihuanan Käyttö Liittyy Aivojen Palkitsemisjärjestelmän Muutoksiin

Strange New Creature: Giant Shrew Tai Pieni Norsu?
Strange New Creature: Giant Shrew Tai Pieni Norsu?

Suurten Pyramidien Piilotetut Kamarit? Tutkijat Cast Doubt
Suurten Pyramidien Piilotetut Kamarit? Tutkijat Cast Doubt

Persoonallisuusominaisuudet, Jotka Sinä Pidät
Persoonallisuusominaisuudet, Jotka Sinä Pidät

Miten Yhdysvallat Edistää Puhtaaseen Energiaan Liittyvää Tutkimusta?
Miten Yhdysvallat Edistää Puhtaaseen Energiaan Liittyvää Tutkimusta?


FI.WordsSideKick.com
Kaikki Oikeudet Pidätetään!
Jäljentämistä Materiaalien Sallittu Vain Prostanovkoy Aktiivinen Linkki Sivustoon FI.WordsSideKick.com

© 2005–2019 FI.WordsSideKick.com