Wat Is De Sterkste Kracht In Het Universum?

als het gaat om de fundamentele wetten van de natuur, kunnen we alles opsplitsen in vier krachten die de kern vormen van alles in het universum:

1. De sterke kernkracht: de kracht die verantwoordelijk is voor het samenhouden van atoomkernen en individuele protonen en neutronen.
2. de elektromagnetische kracht: de kracht die geladen deeltjes aantrekt en afstoot, atomen samenbindt tot moleculen en leven, en onder andere elektrische stroom veroorzaakt.de zwakke kernkracht: de kracht die verantwoordelijk is voor sommige soorten radioactief verval en de transmutatie van zware, onstabiele fundamentele deeltjes in lichtere deeltjes.
3. en zwaartekracht: de kracht die de aarde, het zonnestelsel en de sterren en sterrenstelsels met elkaar verbindt.

afhankelijk van hoe je ernaar kijkt, heeft elke kracht een schaal en een omstandigheid waaronder ze boven alle anderen schijnt.

ga naar de kleinste schalen — 10^-16 meter, of een miljoen keer kleiner dan een atoom — en de sterke nucleaire kracht kan alle andere overwinnen. Neem bijvoorbeeld de heliumkern: twee protonen en twee neutronen, samengebonden in een stabiele configuratie. Zelfs de elektromagnetische afstoting tussen de twee protonen is niet genoeg om de lijmachtige sterke kracht te overwinnen die de kern bij elkaar houdt. Zelfs als je een neutron weg te nemen, waardoor je met twee protonen en slechts een neutron, die isotoop van helium is ook stabiel. De sterke kracht, op de kleinste afstanden, zal consequent alle andere overwinnen, en dus onder veel omstandigheden kan worden beschouwd als de sterkste.

maar probeer je atoomkern te groot te maken en de elektromagnetische kracht neemt het over. Uranium-238 bijvoorbeeld zal zo nu en dan een heliumkern uitspugen, omdat de afstoting tussen de verschillende delen van de kern te groot is voor de sterke kracht om het allemaal bij elkaar te houden. Op grotere, kosmische schaal zijn het de intense magnetische velden die worden gegenereerd door ingestorte sterren en snel draaiende, geladen materie die deeltjes kunnen versnellen naar de grootste energieën in het universum: de ultrahoge energie kosmische stralen die ons bombarderen vanuit alle richtingen aan de hemel. In tegenstelling tot de sterke kracht, is er geen limiet aan het bereik van de elektromagnetische kracht; het elektrische veld van een proton kan worden gevoeld vanaf de andere kant van het universum.

de zwakke kernkracht lijkt misschien wel de minst geschikte kandidaat voor de sterkste kracht, gezien zijn naam, maar zelfs deze relatieve zwakke kracht heeft zijn momenten om te schitteren. Onder de juiste omstandigheden kunnen de elektromagnetische kracht (die werkt om gelijk geladen componenten af te weren) en de sterke nucleaire kracht (die werkt om kernen samen te binden) elkaar opheffen, waardoor de zeer korte afstand zwakke kracht tot prominentie kan stijgen. Als dat gebeurt, kan het een groot verschil maken voor de stabiliteit van een systeem, omdat het radioactief (beta) verval kan veroorzaken, waarbij een neutron transformeert in een proton, elektron en een anti-elektron neutrino. Vrije neutronen, veel zware elementen en zelfs Tritium, de onstabiele isotoop gevonden in radioactief (getritiseerd) water, alle hoogtepunt van de kracht van de zwakke kracht.

maar op de grootste schaal — op de schaal van sterrenstelsels, clusters van sterrenstelsels en meer — doet geen van de bovenstaande krachten er zoveel toe. Zelfs elektromagnetisme, waarvan het bereik zich over het heelal kan uitstrekken, heeft niet veel effect, omdat het aantal positieve ladingen (meestal protonen) en het aantal negatieve ladingen (meestal elektronen) precies gelijk lijken te zijn. Zelfs observationeel kunnen we het ladingsverschil in het universum beperken tot minder dan één deel op 10^34. Het universum vertelt ons dat, hoewel elektromagnetisme veel sterker is dan de zwaartekracht tussen twee deeltjes, als je genoeg deeltjes bij elkaar krijgt die over het algemeen elektrisch neutraal zijn (of er dichtbij zijn), zwaartekracht de enige kracht zal zijn die telt. Kernfusie en de bijbehorende stralingsdruk kunnen zelfs sterren niet uit elkaar scheuren … omdat hun aantrekkingskracht die energetische druk overwint.

Clusters van sterrenstelsels en enorme, grote structuren kunnen worden gevonden verspreid over meer dan een miljard lichtjaar in het heelal. En toch, als je op zoek gaat naar structuren met een doorsnede van 8, 10 of 15 miljard lichtjaar, zul je absoluut NUL vinden in de hele kosmos. De reden hiervoor is niet te wijten aan een van de krachten die we hebben genoemd, maar aan een geheel onverwacht fenomeen: donkere energie.

op de grootste schaal is de fundamentele, kleine hoeveelheid energie die inherent is aan de ruimte zelf-minder dan één Joule energie per kubieke kilometer ruimte-voldoende om zelfs de aantrekkingskracht van de zwaartekracht tussen de massiefste sterrenstelsels en clusters in het heelal te overwinnen. Het resultaat? Een versnelde expansie, omdat de verste sterrenstelsels en clusters steeds verder van elkaar af bewegen, steeds sneller naarmate de tijd vordert. Op de grootste kosmische schaal krijgt zelfs de zwaartekracht zijn zin niet.

dus wie is de sterkste? Op de kleinste schaal is het de sterke kracht. Om de hoogste energieën te bereiken, is het de elektromagnetische kracht. Voor de grootste gebonden structuren is het zwaartekracht. Op de grootste schaal is het de mysterieuze puzzel van donkere energie. In termen van absolute grootte, donkere energie is het zwakste ding van allemaal: het universum had bijna de helft van zijn leeftijd nodig om zijn effecten te onthullen, en het werd niet eens ontdekt door de mensheid tot 1998. Maar het universum is een zeer grote plaats, en als je het volledige volume van de ruimte optelt en naar de verre toekomst kijkt, zal donkere energie de enige kracht zijn die er uiteindelijk toe doet.