Podstawowe oddziaływania w Naturze
Wszystkie w zjawiska w Naturze są określone przez cztery podstawowe oddziaływania Silne Grawitacja Newton Elektromagnetyczne Słabe n = p + e - + ν neutron = proton + elektron + neutrino
Oddziaływanie grawitacyjne Grawitacja jest związana z masą. Obecność dwóch lub więcej mas powoduje, że masy te się przyciągaj gają z siłą proporcjonalną do iloczynu ich mas m a odwrotnie proporcjonalnie do kwadratu odległości r pomiędzy masami. G - stała grawitacji F = G m m Oddziaływanie to ma nieskończony zasięg a zmienia się tylko jego natężenie. 1 r 2 2
Grawitacja jest najsłabszą z podstawowych sił natury. Decyduje o tym mała wartość stałej grawitacji G. Jest ona konieczna aby można było użyć zdefiniowanych jednostek masy, odległości i siły. Siła grawitacji pomiędzy elektronem i protonom w atomie wodoru jest 10 40 razy mniejsza niż siła elektromagnetyczna działająca pomiędzy tymi cząstkami. Jednostkowa wartość siły grawitacji jest bardzo mało i dopiero obecność dużej masy jak nasza Ziemia ( 6 10 27 gramów) czy Księżyc powoduje zauważalne efekty. Grawitacja ma bezpośredni wpływ na rozwój organizmów żywych. Ich morfologię i fizjologię.
Oddziaływania elektromagnetyczne Siła ta ujawnia się gdy istnieją ładunki elektryczne lub dipole magnetyczne Zasięg nieskończony zależny od odległości Siła ta może być przyciągająca gdy ładunki są różnoimienne, lub odpychająca gdy ładunki są jednoimienne. Ma podwójny charakter gdyż przyciąga lub odpycha ładunki elektryczne ale też ustawia igłę kompasu co związane jest z właściwościami magnetycznymi. Co więcej te dwie właściwości są ze sobą nierozerwalnie związane. Przemieszczający się ładunek elektryczny wytwarza pole magnetyczne a zmiany pola magnetycznego wywołują prąd elektryczny
Oddziaływania silne, własności Siła spójności, która tworzy jądro atomowe a nie działa na otaczające jądro elektrony. Silne oddziaływanie jądrowe są około sto razy silniejsze od siły elektromagnetycznej i o zasięgu nie przekraczającym rozmiarów nukleonu (protonu lub neutronu). Nośnikami oddziaływania są mezony.
W jądrach atomów pierwiastków cięższych od wodoru liczba protonów wynosi dwa i więcej. Co oznacza że gdyby występowały tylko trzy dotychczas omawiane oddziaływania to jądro atomowe nie powinno istnieć gdyż złożone z dodatnich protonów pod wpływem odpychającego działania siły elektromagnetycznej powinno się rozpaść. Stąd też jądra atomów posiadających sto lub więcej protonów są niestabilne gdyż elektryczne siły odpychania się sumują podczas gdy silne oddziaływanie jest ograniczone do danej pary protonów
Kwarki cząstki elementarne budowy materii oprócz leptonów Kwark powinien charakteryzować się następującymi własnościami: -cząstkowy ładunek elektryczny wynoszący +2/3 lub 1/3 ładunku elektronu, -musi ich być sześć rodzajów oraz -każdy kwark może występować w trzech kolorach. Siła koloru rośnie gdy kwarki są odsuwane od siebie.!! Działa to oczywiście w zakresie mniejszym od rozmiarów barionu (neutronu, protonu) a nośnikiem tej siły spajającej kwarki w całość są gluony, czyli klej jądrowy. Proton jest więc zbudowany z trzech kwarków: dwóch górnych i jednego dolnego co daje 2/3 + 2/3 1/3 = +1 ; neutron zaś z jednego górnego i dwóch dolnych 2/3 1/3 1/3 = 0.
Podział kwarków, ich masy i ładunki Kwarki oddziaływają ze wszystkimi siłami podstawowymi.
Oddziaływanie słabe Rządzi ono rozpadem materii. Obecnie znamy tylko kilka nieśmiertelnych cząstek. Są to elektron, foton neutrino, ewentualnie można dodać hipotetyczne kwarki. Wszystkie inne cząstki elementarne jak proton czy neutron nie mówiąc o jądrach atomowych mają skończony czas życia. Przejawia się to jako rozpad promieniotwórczy. Przykładem może być rozpad neutronu na proton, elektron i neutrino. n = p + e - + ν Bardzo mały zasięg oddziaływania, rzędu 10-16 cm czyli nie przekracza granic jądra atomowego Nośnikiem tego pola jest cząstka zwana bozonem o masie około sto razy większej niż masa protonu, co tłumaczy jej krótko zasięgowy obszar działania.
Cząstki elementarne Kwarki: sześć kwarków o różnych własnościach Leptony: elektron, mion, tau, 3 neutrina Leptony (elektrony, miony, neutrina) nie oddziaływają z silnymi z resztą sił oddziałują.