Fundamental vaxelverkan , de fyra fundamentala naturkrafterna eller bara vaxelverkan ar de fysikaliska fenomen dar partiklar paverkar varandra med krafter . Enligt nuvarande teorier kan all interaktion forklaras utifran dessa fyra krafter. Exempelvis ar friktion resultatet av den elektromagnetiska kraften.

Man raknar idag med fyra typer av vaxelverkan: stark vaxelverkan , svag vaxelverkan , elektromagnetisk vaxelverkan och gravitation . Den starka vaxelverkan ar den kraft som far atomkarnor att halla samman. Den svaga kraften ar den kraft som orsakar β-sonderfall , och ar ocksa den enda kraft som kan fa elementarpartiklar att andra sort. Elektromagnetisk vaxelverkan ar den kraft som ger upphov till elektriska och magnetiska krafter. Gravitationen ar den kraft som far saker och ting att falla till marken, och som dominerar ute i rymden.

Hur partiklarna interagerar pa kvantniva anges av standardmodellen . Inom standardmodellen beskrivs hur partiklar interagerar via stark vaxelverkan, svag vaxelverkan och den elektromagnetiska kraften. I standardmodellen har den svaga kraften och den elektromagnetiska kraften visats vara olika yttringar av en och samma kraft, elektrosvag kraft , och man talar darfor ocksa om tre fundamentala krafter.

Vaxelverkan [ redigera | redigera wikitext ]

De fyra krafterna formedlas av sina respektive kraftpartiklar. Dessa ar for gravitation - graviton , for svag karnkraft - W- och Z- partiklar (eller bosoner), for stark karnkraft - gluonen och for den elektromagnetiska kraften - fotonen .

Vaxelverkan	Teori	Kraftbarare	Relativ styrka 1	Partiklar som paverkas	Beteende pa langt avstand
Stark vaxelverkan	Kvantkromodynamik (QCD)	gluon	10 38	Kvarkar direkt Hadroner indirekt	Mot oandligheten for kvarkar 10 -15 m rackvidd for hadroner
Elektromagnetisk kraft	Kvantelektrodynamik (QED)	foton	10 36	Alla elektriskt laddade partiklar	${\displaystyle {\frac {1}{r^{2}}}}$
Svag vaxelverkan	Elektrosvag teori	W-boson och Z-boson	10 25	Alla kanda partiklar	${\displaystyle {\frac {e^{-m_{W,Z}r}}{r}}}$
Gravitation	Allmanna relativitetsteorin (inte en kvantteori)	graviton	1	All energi	${\displaystyle {\frac {1}{r^{2}}}}$

¹ Ungefarligt. Den exakta styrkan beror pa energi och involverade partiklar.

Styrka och rackvidd [ redigera | redigera wikitext ]

Det ar en enorm skillnad pa styrkan och rackvidden hos de olika krafterna. Den starka kraften ar ungefar hundra ganger starkare an den elektromagnetiska, och den svaga kraften har bara en tusendel av elektromagnetiska kraftens styrka. Gravitationen ar oerhort mycket svagare: den starka karnkraften ar hela hundra sextiljoner (10 ³⁸ = 100 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000) ganger starkare an gravitationen. Det kan lata markligt med tanke pa att det ar gravitationen som haller vara fotter pa marken och som far universums alla himlakroppar att rora sig i sina olika banor. Forklaringen till detta ar att gravitationen verkar endast additivt, medan elektromagnetiska plus- och minusladdningar tar ut varandra sa att man i makroskopiskt perspektiv endast marker av brakdelen av dess totala kraft. Aven krafternas rackvidd skiljer sig mycket; gravitationen och elektromagnetismen har oandlig rackvidd, medan de bada karnkrafterna har mycket liten rackvidd. Anledningen att gravitationen dominerar pa langre avstand ar att den elektriska laddningen kan vara positiv eller negativ. En positiv och en negativ laddning nara varandra, till exempel i en atom, tar ut varandra sa att den elektromagnetiska kraften oftast i praktiken far en rackvidd pa nanometer , till exempel nar foremal ar i "kontakt" med varandra. Gravitationen har inga negativa massor, den totala kraften bara okar ju mer massa det ar.

En forenad teori? [ redigera | redigera wikitext ]

Det har visat sig svart att fa alla fyra krafter bakom ett enda ramverk. Den starka och svaga karnkraften liksom elektromagnetismen binds samman genom kvantmekaniken (se standardmodellen ), daremot har det visat sig att gravitationen inte kan forklaras inom denna teori. Den allmanna relativitetsteorin forklarar gravitationen, men har da samtidigt motsatt sig kvantmekaniken. Genom strangteori har fysiker med matematikens hjalp lyckats forena kvantmekanik och relativitetsteori liksom alla de fyra krafterna. Strangteorin saknar dock experimentellt stod trots lang tids forskning. Detta gor att teorin ofta ifragasatts och an sa lange inte bor betraktas som vedertagen.

Referenser [ redigera | redigera wikitext ]

• Paul A. Tipler, Ralph A. Llewellyn (2004). Modern Physics . W. H. Freemann and Company. ISBN 0-7167-4345-0