ארבעת כוחות היסוד של הפיזיקה

כוחות היסוד (או האינטראקציות הבסיסיות) של פיזיקה הן הדרכים בהן חלקיקים בודדים מתקשרים זה עם זה. מסתבר שכל אינטראקציה שנצפתה ומתרחשת ביקום ניתנת לפירוק ותיאור של ארבעה אינטראקציות בלבד (ובכן, בדרך כלל ארבעה - יותר מזה בהמשך).

• כוח משיכה
• אלקטרומגנטיות
• אינטראקציה חלשה (או כוח גרעיני חלש)
• אינטראקציה חזקה (או כוח גרעיני חזק)

מבין הכוחות הבסיסיים יש לכוח המשיכה את הטווח הרחוק ביותר, אך זה החלש ביותר בעוצמה.

זהו כוח מושך גרידא שמגיע אפילו אל החלל ה"ריק "של המרחב לצייר שני המונים זה לזה. הוא שומר על כוכבי הלכת במסלול סביב השמש והירח במסלול סביב כדור הארץ.

הכבידה מתוארת תחת תורת היחסות הכללית, המגדירה את זה כעקמומיות של זמן החלל סביב אובייקט של מסה. עקמומיות זו, בתורו, יוצרת מצב בו הנתיב של הכי פחות אנרגיה הוא לכיוון האובייקט האחר של המסה.

אלקטרומגנטיות היא אינטראקציה של חלקיקים עם מטען חשמלי. חלקיקים טעונים במנוחה עוברים אינטראקציה כוחות אלקטרוסטטייםבזמן שהם בתנועה הם מקיימים אינטראקציה בין כוחות חשמליים ומגנטיים כאחד.

במשך זמן רב נחשבו הכוחות החשמליים והמגנטיים לכוחות שונים, אך הם אוחדו לבסוף על ידי

אלקטרומגנטיות היא אולי הכוח השכיח ביותר בעולמנו, מכיוון שהוא יכול להשפיע על הדברים במרחק סביר ועם כמות לא קטנה של כוח.

האינטראקציה החלשה היא כוח חזק מאוד הפועל בסדר גודל של הגרעין האטומי. זה גורם לתופעות כמו ריקבון בטא. זה אוחד עם האלקטרומגנטיות כאינטראקציה יחידה המכונה "האינטראקציה עם electroweak". האינטראקציה החלשה מתווכת על ידי בוזון ה- W (ישנם שני סוגים, ה- W⁺ ו- W^- ובוזון).

החזק מבין הכוחות הוא האינטראקציה החזקה המכונה היטב, שהיא הכוח שבין היתר שומר על גרעינים (פרוטונים ונויטרונים) קשורים זה לזה. בתוך ה אטום הליוםלמשל, הוא מספיק חזק כדי לקשור שניים פרוטונים יחד למרות שהמטענים החשמליים החיוביים שלהם גורמים להם להדוף זה את זה.

בעיקרו של דבר, האינטראקציה החזקה מאפשרת לחלקיקים הנקראים גלונים לקשור יחדיו קווארקים ליצירת הגרעין מלכתחילה. גלואונים יכולים גם לקיים אינטראקציה עם גלואונים אחרים, מה שמקנה לאינטראקציה החזקה מרחק אינסופי תיאורטי, אם כי זה הביטויים העיקריים כולם ברמה התת אטומית.

פיזיקאים רבים מאמינים כי כל ארבעת הכוחות הבסיסיים הם למעשה ביטויים של כוח אחד הבסיסי (או המאוחד) שטרם התגלה. כשם שהחשמל, המגנטיות והכוח החלש אוחדו לאינטראקציה עם מסלול האלקטרוני, הם פועלים לאיחוד כל הכוחות הבסיסיים.

הנוכחי פרשנות מכנית קוונטית מכוחות אלה הוא שהחלקיקים אינם מקיימים אינטראקציה ישירה, אלא מבטאים חלקיקים וירטואליים המתווכים את האינטראקציות בפועל. כל הכוחות למעט כוח המשיכה אוחדו ל"מודל סטנדרטי "זה של אינטראקציה.

המאמץ לאחד כוח משיכה עם שלושת הכוחות הבסיסיים האחרים נקרא כוח הכבידה הקוונטי. זה מניח את קיומו של חלקיק וירטואלי קרא הגרביטון, שיהיה היסוד המתווך באינטראקציות כוח המשיכה. נכון להיום, לא התגלו גרביטונים, ואף תיאוריות של כוח הכבידה הקוונטי לא צלחו או אומצו באופן אוניברסאלי.