1. Ana Sayfa
  2. Bilim
  3. Doğanın Dört Temel Gücü

Doğanın Dört Temel Gücü

CgrohAn3dY3tzHjM2MVwWW-970-80

Doğadaki her etkileşimi kontrol eden dört temel kuvve

Abone Ol

Sokakta yürürken, uzaya roket fırlatmaya, buzdolabınıza bir mıknatıs yapıştırmaya, fiziksel kuvvetler etrafımıza etki ediyor. Ancak her gün deneyimlediğimiz tüm güçler (ve her gün yaşadığımızı fark etmeyen birçok kişi) sadece dört temel güce indirgenebilir:

  1. Yerçekimi.
  2. Zayıf kuvvet
  3. Elektromanyetizm. 
  4. Güçlü kuvvet.

Bunlara doğanın dört temel gücü denir ve evrende olan her şeyi yönetir. 

Yerçekimi

Yerçekimi kütle veya enerjiye sahip iki nesne arasındaki çekimdir, ister bir köprüden bir kaya düşerken, ister bir yıldızın etrafında dönen bir gezegen veya okyanusta gelgitlerin yaşandığı ay. Yerçekimi muhtemelen temel güçlerin en sezgisel ve aşina olduğunu, ancak açıklanması en zorlayıcılardan biriydi.

Bir ağaçtan düşen bir elmadan esinlenerek sözde yerçekimi fikrini öneren ilk kişi Isaac Newton idi. Yerçekimini iki nesne arasındaki değişmez bir çekim olarak nitelendirdi. Yüzyıllar sonra, Albert Einstein , genel görelilik teorisi sayesinde,yerçekiminin bir çekim ya da güç olmadığını öne sürdü. Bunun yerine, uzay-zaman büken nesnelerin bir sonucudur. Büyük bir cisim, bir kağıdın ortasına yerleştirilmiş büyük bir topun bu materyali nasıl etkilediği, deforme ettiği ve yaprak üzerindeki diğer daha küçük nesnelerin ortasına doğru düşmesine neden olacak şekilde uzay-uzayda çalışır. 

Yerçekimi gezegenleri, yıldızları, güneş sistemlerini ve hatta galaksileri bir arada tutsa da, özellikle moleküler ve atomik ölçeklerde temel kuvvetlerin en zayıfı olduğu ortaya çıkıyor. Bunu şu şekilde düşünün: Bir topu yerden kaldırmak ne kadar zor? Ya da ayağını kaldırmak için? Ya da atlamak için? Bu eylemlerin tümü, tüm Dünya’nın yerçekimini önlüyor. Moleküler ve atomik seviyelerde, yerçekiminin diğer temel kuvvetlere göre neredeyse hiç etkisi yoktur.

Zayıf kuvvet

Aynı zamanda zayıf nükleer etkileşim olarak da adlandırılan zayıf kuvvet , partikül çürümesinden sorumludur. Bu, bir tür subatomik parçacığın bir başkasına tam anlamıyla değişmesidir. Dolayısıyla, örneğin, bir nötrona yakın kalan bir nötrino , nötron bir elektron haline gelirken nötronu bir protona dönüştürebilir.

Fizikçiler bu etkileşimi bozon denilen kuvvet taşıyan parçacıkların değişimi yoluyla açıklarlar. Zayıf kuvvete, elektromanyetik kuvvete ve kuvvetli kuvvete belirli türdeki bozonlar sorumludur. Zayıf kuvvette, bozonlara W ve Z bozonları adı verilen parçacıklar yüklenmiştir. Protonlar, nötronlar ve elektronlar gibi atom altı parçacıklar, 10 ^ -18 metre veya bir protonun çapının% 0.1’ine denk geldiğinde, bu bozonları değiştirebilirler. Sonuç olarak, Georgia State University’nin HyperPhysics web sitesine göre, atom altı parçacıklar yeni parçacıklara dönüşür . 

Zayıf kuvvet, güneşi besleyen ve dünyadaki birçok yaşam formu için ihtiyaç duyulan enerjiyi üreten nükleer füzyon reaksiyonları için kritik öneme sahiptir. Bu aynı zamanda arkeologların eski kemiği, ahşabı ve daha önce yaşayan diğer eserleri tarihlendirmek için karbon-14 kullanabilmelerinin de nedenidir. Karbon-14’ün altı protonu ve sekiz nötronu vardır; Bu nötronlardan biri, yedi proton ve yedi nötronu olan azot-14’ü yapmak için bir protona dönüşür. Bu çürüme, bilim insanlarının böyle eserler kaç yaşında olduklarını belirlemelerine izin vererek öngörülebilir bir oranda gerçekleşir.

blank
Zayıf kuvvet, güneşi besleyen ve dünyadaki birçok yaşam formu için ihtiyaç duyulan enerjiyi üreten nükleer füzyon reaksiyonları için kritik öneme sahiptir.

Elektromanyetik güç

Lorentz kuvveti olarak da adlandırılan elektromanyetik kuvvet, negatif yüklü elektronlar ve pozitif yüklü protonlar gibi yüklü parçacıklar arasında etki eder. Karşıt yükler birbirini cezbederken, yükler kovulur. Yük arttıkça, kuvvet de artar. Ve yerçekimine benzer şekilde, bu kuvvet sonsuz bir mesafeden hissedilir (kuvvetin o mesafede çok, çok küçük olmasına rağmen).

Adından da anlaşılacağı gibi, elektromanyetik kuvvet iki bölümden oluşur: elektrik kuvveti ve manyetik kuvvet . İlk başta, fizikçiler bu kuvvetleri birbirlerinden ayrı olarak tanımladılar, ancak araştırmacılar daha sonra ikisinin aynı kuvvetin bileşenleri olduğunu anladılar. 

Elektrikli bileşen, yüklü parçacıklar arasında hareketli veya sabit olmalarını sağlar ve böylece yüklerin birbirlerini etkileyebileceği bir alan oluşturur. Ancak bir kez harekete geçtikten sonra, bu yüklü parçacıklar ikinci bileşeni, manyetik kuvveti göstermeye başlar. Parçacıklar hareket ettiklerinde etraflarında manyetik bir alan oluşturur. Böylece, elektronlar bilgisayarınızı veya telefonunuzu şarj etmek veya TV’nizi açmak için bir kabloyu yakınlaştırdığında, örneğin, tel manyetik hale gelir.

Elektromanyetik kuvvetler, yüklü parçacıklar arasında, aynı zamanda ışığın parçacık bileşenleri olan fotonlar olarak adlandırılan, kütlesiz, kuvvet taşıyan bozonların değişimi yoluyla transfer edilir. Bununla birlikte, yüklü parçacıklar arasında yer değiştiren kuvvet taşıyan fotonlar, fotonların farklı bir tezahürüdür. Tennessee Üniversitesi, Knoxville’e göre, teknik olarak gerçek ve tespit edilebilir sürümle aynı parçacıklar olmasına rağmen, sanal ve saptanamayanlar .

Elektromanyetik kuvvet, en sık karşılaşılan bazı olaylardan sorumludur: sürtünme, elastikiyet, normal kuvvet ve katıları belirli bir biçimde bir arada tutan kuvvet. Kuşların, uçakların ve hatta Süpermen’in uçarken yaşadığı sürüklenmeden bile sorumlu. Bu eylemler birbirleriyle etkileşime giren yüklü (veya nötrleştirilmiş) partiküller nedeniyle oluşabilir. Bir kitabı bir masanın üstünde tutan normal kuvveti (kitabı yere kadar çeken yerçekimi yerine), örneğin, tablonun atomlarındaki elektronların kitabın atomlarındaki elektronları itmesinin bir sonucudur. 

blank
Bir kitabı masanın üstünde tutan kuvvet (kitabı yere kadar çeken yerçekimi yerine), elektromanyetik kuvvetin bir sonucudur: Masanın atomlarındaki elektronlar, kitabın atomlarındaki elektronları iter.

Güçlü nükleer kuvvet

Güçlü çekirdek kuvveti de güçlü çekirdek etkileşim adlandırılan, doğanın dört temel kuvvetin güçlü olduğu. HyperPhysics web sitesine göre, 6 bin trilyon trilyon trilyon (6’dan 39’a sıfır!), Yerçekimi kuvvetinden kat kat daha kuvvetli . Ve bunun nedeni, daha büyük parçacıklar oluşturmak için maddenin temel parçacıklarını birbirine bağlamasıdır. Protonları ve nötronları oluşturan kuarkları bir arada tutar ve güçlü kuvvetin bir kısmı da bir atomun çekirdeğinin protonlarını ve nötronlarını bir arada tutar.

Zayıf kuvvete benzer şekilde, kuvvet kuvveti yalnızca atom altı parçacıklar birbirine çok yakın olduğunda çalışır. HyperPhysics web sitesine göre, birbirlerinden 10 ^ – 15 metre mesafede veya kabaca bir protonun çapı içinde olmalıdırlar . 

Güçlü kuvvet gariptir, çünkü diğer temel kuvvetlerin aksine, atom altı parçacıklar birbirine yaklaştıkça zayıflar. Fermilab’a göre parçacıklar birbirlerinden en uzaktayken aslında maksimum kuvvete ulaşıyor . Menzile girdikten sonra, gluon adı verilen kütlesiz yüklü kozlar kuarklar arasındaki güçlü kuvveti iletir ve onları “yapıştırılmış” tutar. Artık kuvvete kuvvet denilen kuvvetin kuvvetinin küçük bir kısmı protonlar ve nötronlar arasında etki eder. Çekirdekteki protonlar benzer yükleri nedeniyle birbirlerini iterler, ancak artık güçlü kuvvet bu itmeyi aşabilir, böylece parçacıklar bir atomun çekirdeğinde bağlı kalır .

Birleştirici doğa

Dört temel kuvvetin en önemli sorusu, aslında evrenin sadece tek bir büyük gücünün tezahürü olup olmadıklarıdır. Öyleyse, her biri diğerleriyle birleşebilmeli ve zaten yapabileceklerine dair kanıtlar vardı. 

Fizikçiler Sheldon Glashow ve Harvard Üniversitesi’nden Steven Weinberg, Imperial College London’dan Abdus Salam ile 1979 yılında elektromanyetik kuvveti elektrolitik kuvvet kavramını oluşturmak için zayıf kuvvetle birleştirmek için Nobel Fizik Ödülü’nü kazandı . Büyük bir birleşik teori bulmak için çalışan fizikçiler, elektrokimyasal kuvveti, modellerin öngördüğü, ancak araştırmacıların henüz gözlemlemediği bir elektronükleer kuvveti tanımlamak için güçlü bir güçle birleştirmeyi amaçlamaktadır. Bulmacanın son parçası daha sonra , tüm evreni açıklayabilecek teorik bir çerçeve olan her şeyin sözde teorisini geliştirmek için elektronükleer kuvvetle yerçekimini birleştirmeyi gerektirir .

Bununla birlikte fizikçiler mikroskobik dünyayı makroskobik dünya ile birleştirmeyi oldukça zor bulmuşlardır. Büyük ve özellikle astronomik ölçeklerde, yerçekimi hakimdir ve en iyi Einstein’ın genel görelilik teorisi tarafından tanımlanmaktadır. Ancak moleküler, atomik veya atom altı ölçeklerde, kuantum mekaniği doğal dünyayı en iyi şekilde tanımlar. Ve şimdiye kadar, hiç kimse bu iki dünyayı birleştirmek için iyi bir yol bulamadı. 

blank
Bazı fizikçiler, dört gücün hepsinin birleşik bir alan teorisi olan evreni düzenleyen tek ve birleşik bir güç olarak birleştirilebileceğini düşünüyor

Kuantum kütlesini inceleyen fizikçiler, kuvveti birleştirmeye yardımcı olabilecek kuantum dünyası olarak tanımlamayı amaçlamaktadır. Bu yaklaşımın temelini, çekim kuvveti teorik kuvvet taşıyan bozon, gravitonların keşfi olacaktır. Yerçekimi, fizikçilerin şu anda kuvvet taşıyan parçacıkları kullanmadan tanımlayabilecekleri tek temel güçtür. Ancak diğer tüm temel güçlerin tanımları kuvvet taşıyan parçacıkları gerektirdiğinden, bilim adamları gravitonların atom altı seviyede var olmasını beklemektedir – araştırmacılar henüz bu parçacıkları bulamamışlardır.

Hikayeyi daha da karmaşık hale getiren şey , evrenin kabaca% 95’ini oluşturan karanlık madde ve karanlık enerjinin görünmeyen alanıdır . Karanlık madde ve enerjinin tek bir parçacıktan mı yoksa kendi kuvvetleri ve haberci bozanlarına sahip olan bütün bir parçacık grubundan mı oluştuğu belirsizdir. 

Mevcut ilgilenilen birincil haberci tanecik, görünür ve görünmez evren arasındaki etkileşimlere aracılık edecek teorik karanlık fotondur. Eğer karanlık fotonlar mevcutsa, karanlık madde görünmez dünyasını tespit etmenin anahtarı olacak ve beşinci temel gücün keşfedilmesine yol açabilir . Şimdiye kadar, karanlık fotonların var olduğuna dair bir kanıt yok ve bazı araştırmalar bu parçacıkların var olmadığına dair güçlü kanıtlar sunmuş . 

Yorum Yap