Mi A Legerősebb Erő Az Univerzumban?

amikor a természet alapvető törvényeiről van szó, mindent négy erőre bonthatunk, amelyek az univerzum mindenének középpontjában állnak:

1. az erős nukleáris erő: az erő, amely felelős az atommagok, az egyes protonok és neutronok összetartásáért.
2. az elektromágneses erő: az erő, amely vonzza és taszítja a töltött részecskéket, megköti az atomokat molekulákká és életgé, és többek között elektromos áramot okoz.
3. a gyenge nukleáris erő: a radioaktív bomlás bizonyos típusaiért és a nehéz, instabil alapvető részecskék könnyebbekké történő átalakításáért felelős erő.
4. és a gravitáció: az az erő, amely összeköti a Földet, a Naprendszert, a csillagokat és a galaxisokat.

attól függően, hogy hogyan nézzük, minden erőnek van egy skálája és egy olyan körülmény, amely alatt a többi fölé ragyog.

menj le a legkisebb skálákra-10^-16 méter, vagy milliószor kisebb, mint egy atom-és az erős nukleáris erő képes legyőzni az összes többit. Vegyük például a héliummagot: két proton és két neutron, stabil konfigurációban. Még a két proton közötti elektromágneses taszítás sem elegendő ahhoz, hogy legyőzze a magot összetartó ragasztószerű erős erőt. Még akkor is, ha elveszünk egy neutronot, így két proton és csak egy neutron marad, a hélium izotópja is stabil. Az erős erő, a legkisebb távolságokon, következetesen legyőzi az összes többit, ezért sok esetben a legerősebbnek tekinthető.

de próbáld meg túl nagyra építeni az atommagodat, és az elektromágneses erő átveszi az irányítást. Az urán-238 például olyan gyakran kiköpi a héliummagot, mivel a mag különböző részei közötti taszítás túl nagy ahhoz, hogy az erős erő mindezt összetartsa. Nagyobb, kozmikus léptékben az összeomlott csillagok és a gyorsan forgó, töltött anyag által generált intenzív mágneses mezők képesek felgyorsítani a részecskéket az univerzum legnagyobb energiáira: az ultra-nagy energiájú kozmikus sugarakra, amelyek az ég minden irányából bombáznak minket. Az erős erővel ellentétben az elektromágneses erő hatósugarának nincs határa; a Proton elektromos mezője érezhető az univerzum másik oldaláról.

a gyenge nukleáris erő tűnhet a leghangosabb jelölt a legerősebb erő, adott a nevét, de még ez a relatív gyengének megvannak a pillanatai, hogy ragyog. Megfelelő körülmények között az elektromágneses erő (amely a hasonló töltésű komponensek taszításán dolgozik) és az erős nukleáris erő (amely az atommagok összekapcsolásán dolgozik) kiolthatja egymást, lehetővé téve a nagyon rövid hatótávolságú gyenge erő előtérbe kerülését. Ha ez megtörténik, akkor minden különbséget meg tud tenni a rendszer stabilitása szempontjából, mivel radioaktív (béta) bomlást okozhat, ahol a neutron protonná, elektronvá és antielektron neutrínóvá alakul át. A szabad neutronok, sok nehéz elem, sőt a trícium, a radioaktív (tritizált) vízben található instabil izotóp mind kiemeli a gyenge erő erejét.

de a legnagyobb skálán-a galaxisok, galaxishalmazok és még sok más skálán-a fenti erők egyike sem számít annyira. Még az elektromágnesességnek is, amelynek hatótávolsága kiterjedhet az univerzumra, nincs sok hatása, mivel a pozitív töltések (többnyire protonok) és a negatív töltések (többnyire elektronok) száma pontosan egyenlőnek tűnik. Még megfigyelési szempontból is korlátozhatjuk az univerzum töltéskülönbségét, hogy kevesebb legyen, mint egy rész a 10^34-ben. Az univerzum azt mondja nekünk, hogy bár az elektromágnesesség sokkal erősebb lehet, mint bármely két részecske közötti gravitáció, ha elegendő részecskét gyűjtünk össze, amelyek összességében elektromosan semlegesek (vagy közel állnak hozzá), a gravitáció lesz az egyetlen erő, amely számít. A magfúzió és a hozzá kapcsolódó sugárzási nyomás még a csillagokat sem tudja szétszakítani, mivel gravitációs vonzó erejük legyőzi ezt az energetikai kifelé irányuló nyomást.

galaxishalmazok és hatalmas, nagy struktúrák találhatók, amelyek több mint egymilliárd fényévnyi méretűek az egész univerzumban. És mégis, ha 8, 10 vagy 15 milliárd fényév átmérőjű struktúrákat keresünk, abszolút nullát találunk az egész kozmoszban. Ennek oka, meglehetősen rejtélyes módon, nem az általunk említett erők egyikének köszönhető, hanem egy teljesen váratlan jelenségnek: a sötét energiának.

a legnagyobb skálán az alapvető, apró energiamennyiség, amely magában a térben rejlik-kevesebb, mint egy Joule energia köbkilométerenként-elegendő ahhoz, hogy még a világegyetem legnagyobb tömegű galaxisai és klaszterei közötti gravitációs vonzást is leküzdje. Az eredmény? Felgyorsult terjeszkedés, mivel a legtávolabbi galaxisok és klaszterek egyre távolabb és távolabb kerülnek egymástól, az idő múlásával egyre gyorsabban. A legnagyobb kozmikus skálán még a gravitáció sem jut el az útjába.

tehát ki a legerősebb? A legkisebb skálán ez az erős erő. A legmagasabb energiák eléréséhez ez az elektromágneses erő. A legnagyobb kötött szerkezetek esetében ez a gravitáció. És a legnagyobb skálán ez a sötét energia titokzatos rejtvénye. Abszolút nagyságát tekintve a sötét energia a leggyengébb dolog: az univerzum korának csaknem fele kellett ahhoz, hogy felfedezze hatásait, és az emberiség csak 1998-ban fedezte fel. De az univerzum egy nagyon nagy hely, és amikor összeadod a tér teljes térfogatát, és a távoli jövőbe tekintesz, a sötét energia lesz az egyetlen erő, ami a végén számít.