Hvad Er Den Stærkeste Kraft I Universet?

når det kommer til de grundlæggende naturlove, kan vi nedbryde alt i fire kræfter, der er kernen i alt i universet:

1. den stærke atomkraft: den kraft, der er ansvarlig for at holde atomkerner og individuelle protoner og neutroner sammen.
2. den elektromagnetiske kraft: den kraft, der tiltrækker og afviser ladede partikler, binder atomer sammen til molekyler og liv og forårsager blandt andet elektrisk strøm.
3. den svage atomkraft: den kraft, der er ansvarlig for nogle typer radioaktivt henfald og transmutation af tunge, ustabile grundlæggende partikler til lettere.
4. og tyngdekraften: den kraft, der binder jorden, solsystemet og stjernerne og galakserne sammen.

afhængigt af hvordan du ser på det, har hver kraft en skala og en omstændighed, hvorunder den skinner over alle andre.

gå ned til de mindste skalaer-10^-16 meter eller en million gange mindre end et atom-og den stærke atomkraft kan overvinde alle de andre. Tag for eksempel heliumkernen: to protoner og to neutroner, bundet sammen i en stabil konfiguration. Selv den elektromagnetiske afstødning mellem de to protoner er ikke nok til at overvinde den limlignende stærke kraft, der holder kernen sammen. Selv hvis du tager en neutron væk, efterlader dig med to protoner og kun en neutron, er den isotop af helium også stabil. Den stærke kraft på de mindste afstande vil konsekvent overvinde alle de andre og kan derfor under mange omstændigheder betragtes som den stærkeste.

men prøv at opbygge din atomkerne for stor, og den elektromagnetiske kraft overtager. Uran-238 vil for eksempel spytte en heliumkerne ud så ofte, da afstødningen mellem de forskellige dele af kernen er for stor til, at den stærke kraft kan holde det hele sammen. På større, kosmiske skalaer er det de intense magnetfelter, der genereres af kollapsede stjerner og hurtigt roterende, ladet stof, der kan accelerere partikler til de største energier i universet: de ultrahøj energi kosmiske stråler, der bombarderer os fra alle retninger på himlen. I modsætning til den stærke kraft er der ingen grænse for rækkevidden af den elektromagnetiske kraft; en protons elektriske felt kan mærkes fra den anden side af universet.

den svage atomkraft kan synes at være den højeste kandidat til den stærkeste styrke, givet sit navn, men selv denne relative svækkelse har sine øjeblikke til at skinne. Under de rette forhold kan den elektromagnetiske kraft (Arbejder for at afvise lignende ladede komponenter) og den stærke atomkraft (arbejder for at binde kerner sammen) annullere hinanden, så den meget korte rækkevidde svage kraft stiger til fremtrædende plads. Når det gør det, kan det gøre hele forskellen for stabiliteten af et system, da det kan forårsage radioaktivt (beta) henfald, hvor en neutron omdannes til en proton, elektron og en anti-elektronneutrino. Frie neutroner, mange tunge elementer og endda Tritium, den ustabile isotop, der findes i radioaktivt (tritieret) vand, alle højdepunkter i kraften i den svage kraft.

men på de største skalaer-på skalaen af galakser, klynger af galakser og mere-betyder ingen af de ovennævnte kræfter så meget. Selv elektromagnetisme, hvis rækkevidde kan strække sig over universet, har ikke meget effekt, da antallet af positive ladninger (for det meste protoner) og antallet af negative ladninger (for det meste elektroner) ser ud til at være nøjagtigt ens. Selv observationelt kan vi begrænse ladningsforskellen i universet til at være mindre end en del i 10^34. Universet fortæller os, at selvom elektromagnetisme kan være meget stærkere end tyngdekraften mellem to partikler, hvis du får nok partikler sammen, der generelt er elektrisk neutrale (eller tæt på det), vil gravitation være den eneste kraft, der betyder noget. Nuklear fusion og det tilhørende strålingstryk kan ikke engang rive stjerner fra hinanden, da deres gravitationelle attraktive kraft overvinder det energiske udadgående skub.

klynger af galakser og enorme, store strukturer kan findes, der spænder over mere end en milliard lysår i størrelse i hele universet. Og alligevel, hvis du leder efter strukturer 8, 10 eller 15 milliarder lysår på tværs, finder du absolut nul i hele kosmos. Årsagen til det, ganske forbløffende, skyldes ikke nogen af de kræfter, vi har nævnt, men snarere et fænomen helt uventet: mørk energi.

på de største skalaer er den grundlæggende, lille mængde energi, der er forbundet med selve rummet-mindre end en joule energi pr. Resultatet? En accelereret ekspansion, da de fjerneste galakser og klynger bevæger sig længere og længere væk fra hinanden i stadig hurtigere hastigheder som tiden går. På de største kosmiske skalaer kommer selv tyngdekraften ikke sin vej.

så hvem er den stærkeste? På de mindste skalaer er det den stærke kraft. For at nå de højeste energier er det den elektromagnetiske kraft. For de største bundne strukturer er det tyngdekraften. Og på de største skalaer af alle er det det mystiske puslespil af mørk energi. Med hensyn til absolut størrelse er mørk energi den svageste ting af alle: det tog universet næsten halvdelen af sin alder bare for at begynde at afsløre dets virkninger, og det blev ikke engang opdaget af menneskeheden indtil 1998. Men universet er et meget stort sted, og når du tilføjer hele rumfanget og ser på den fjerne fremtid, vil mørk energi være den eneste kraft, der betyder noget i sidste ende.