Interakcie

Veda pozná štyri interakcie, sú to gravitačná, elektromagnetická, slabá a silná. Tieto interakcie sa často prejavujú ako sily medzi časticami. Napríklad gravitačná interakcia je zodpovedná za príťažlivú silu medzi hmotnosťami. Elektromagnetická interakcia je zodpovedná za príťažlivú alebo odpudivú silu medzi nábojmi. Interakcie sú zaraďované k silám, keď veľkosť sily môže byť uvádzaná ako miera interakcie. V skutočnosti sila je iba špeciálnym prípadom interakcie. Ako uvidíte, interakcie môžu urobiť oveľa viac ako iba pôsobiť ako sily! Gravitácia je najznámejšia interakcia, ale je ďaleko najslabšia zo všetkých. Gravitácia pôsobí na hmotnosť a pretože žijeme na veľmi veľkej hmotnosti – na Zemi, gravitácia je pre nás taká dôležitá. Gravitácia drží planéty na obežných dráhach okolo Slnka, riadi chovanie galaxií a je zodpovedná za veľkú časť fungovania Vesmíru.

Gravitácia udržuje planéty na obežných dráhach okolo Slnka, ale je najslabšia zo všetkých interakcií

Elektromagnetická interakcia nám prináša svetlo a energiu zo Slnka a udržuje elektróny na obežných dráhach okolo jadier, aby sa vytvorili atómy. Kým gravitácia pôsobí na hmotnosť, elektromagnetizmus pôsobí na elektrický náboj – vlastne môžeme uvažovať o hmotnosti ako o náboji gravitačnej interakcie. Všade, kde sú elektrické náboje, pôsobí elektromagnetizmus – prináša elektrinu do našich domovov, kreslí obraz na našej televíznej obrazovke, alebo zapríčiňuje také neuveriteľné záblesky, ako je tento.

Elektromagnetická interakcia tiež spôsobuje, že molekuly držia pokope. Aj keď molekuly sú neutrálne, existuje zbytková elektromagnetická interakcia, nazývaná van der Waalsova interakcia, ktorá ich slabo drží pokope. Vezmime napríklad molekuly vodíka. Elektrický náboj okolo atómov v molekulách je polarizovaný – elektróny sú odtláčané elektromagnetickým odpudzovaním k okrajom, pričom opúšťajú kladné pole blízko stredu molekuly. Molekuly sú držané pokope priťahovaním medzi záporným koncom poľa jednej molekuly a kladným stredom druhej molekuly. Deje sa to v dôsledku polarizácie elektrického náboja okolo atómov v molekule.

Van der Waalsova interakcia drží pokope vodíkovú molekulu. Tento jav sa niekedy nazýva „vodíková sila“

Slabá interakcia a silná interakcia sa líšia od ostatných dvoch jednou veľmi dôležitou vlastnosťou: pôsobia iba na veľmi malé vzdialenosti a sú obmedzené na rozsah atómových jadier. To znamená, že sa s nimi menej stretávame v každodennom živote, ale napriek tomu sú veľmi dôležité.

Silná interakcia drží spolu kvarky, aby vytvárali protóny a neutróny, zbytková silná interakcia drží spolu protóny a neutróny, aby vytvárali jadrá – podobne ako van der Waalsova interakcia pôsobí v molekulách. Náboj silnej interakcie sa nazýva farba. Existujú tri druhy farby – červená, modrá a zelená – jej nosičmi sú kvarky. Všetky častice vytvorené z kvarkov sú však bezfarebné. Napríklad protóny a neutróny obsahujú tri kvarky, po jednom z každej farby a ich zmes, práve tak ako zmes skutočných farieb, dáva bielu. Iné častice, nazývané mezóny, sú vytvorené z kvarku a antikvarku. Tu má antikvark „doplnkovú“ farbu, alebo antifarbu k farbe, ktorú má kvark, čo vo výsledku opäť dáva bielu.

Silná interakcia drží spolu kvarky v protónoch a neutrónoch. Protóny a neutróny sú zase držané spolu, aby vytvárali jadrá, zbytkovou silnou interakciou, čo je podobný jav ako van der Waalsova interakcia.

Slabá interakcia je zodpovedná za rádioaktívny beta rozpad a hrá významnú úlohu pri procesoch generujúcich energiu vo hviezdach, včítane nášho Slnka. Slabá interakcia pôsobí na druh „slabého náboja“.

Slabá interakcia pôsobí v procese horenia hviezd

Nie všetky častice majú všetky druhy náboja. To znamená, že nie všetky častice cítia všetky interakcie. Nasledujúca tabuľka ukazuje, ktoré vlastnosti majú častice najľahšej generácie ...

Intenzity (sily) interakcií sú veľmi rozdielne. Elektromagnetická interakcia je asi 100-krát slabšia ako silná interakcia, slabá interakcia je asi 10 000-krát slabšia a gravitácia je asi sto milión milión milión milión milión milión milión-krát slabšia.