Svarta hål

De fyra naturkrafterna

Gravitationen

All materia har gravitation. Alla stjärnor, alla planeter. Alla människor och alla saker. I solsystemet har solen störst gravitation och därefter planeterna. Alla människor har också gravitation, det är därför man dras till marken. Gravitationen verkar också mellan människor, eller mellan människor och saker. Det finns tex gravitation mellan två böcker, så teoretiskt sett dras de mot varandra. Men böcker är inte så tunga, Människor är inte heller så tunga, så det märks inte alls. Ju tyngre sak, desto större gravitation.

I universums början såg gravitationen till att gasmolnen, som man tror var det första som existerade i universum) kondenserade och bildade stjärnor. Gasmolnen själva hade alltså gravitation och drog ihop sig själva och allting i sin omgivning. De komprimerades till klumpar med högre densitet, alltså stjärnor. Om gravitationen hade varit svagare än den faktiskt var, skulle stjärnorna aldrig ha bildats.

Om gravitationen hade varit starkare än den faktiskt var skulle universum ha dragits ihop i en "stor kross" (alltså motsatsen till Big bang) för länge sedan. Men om ett universum med starkare gravitation än vårt skulle lyckas överleva lika länge som vårt, skulle det innehålla mängder av svarta hål.

Gravitationen avtar med kvadraten på avståndet mellan de graviterande föremålen

Det är gravitationen som vill dra ihop stjärnan. I en stjärna vill gravitationen dra in ytan till kärnan.

Gravitationen är den svagaste av krafterna men den är alltid attraherande och den verkar över stora avstånd. Den påverkar allting, det är en universell kraft.

Den starka kärnkraften

Den starka kärnkraften håller samman kvarkarna i protonen och neutronen. Den håller även ihop atomkärnan. Elektronerna är däremot helt opåverkade av den starka kraften och kan gå rakt igenom atomkärnorna om de vill, utan att påverkas. Den starka kraften orsakas av partikelutbyte av många olika partiklar, främst pioner.

Den starka kraften har två speciella egenskaper som Stephen Hawking nämner i "Kosmos", nämligen inneslutning och asymptotisk frihet. Asymptotisk frihet är att den starka kraften försvagas vid höga energier. Därför kan kvarkar och gluoner som annars binds ihop väldigt tätt i en atomkärna, nästan uppföra sig som fria partiklar vid höga energier. Bärare av den starka kraften är en partikel som kallas för gluoner, som bara växelverkar med sig själv och kvarkar. Gluonerna binder ihop kvarkar med olika färger.

Den svaga kraften

Den svaga kraften är orsak till radioaktivt sönderfall. Elektroner kan skapas i atomkärnan av den svaga kraften. En neutron i kärnan förvandlas till en proton och en elektron plus en neutrino. Elektronen är opåverkad av den starka kraften och sticker med en gång och den före detta neutronen fortsätter sitt liv som proton.

Fast kvarkarna inuti atomkärnepartiklarna (neutronerna och protonerna) inte kan komma ut från partiklarna de är bundna inuti, kan de ändras från en typ till en annan. Det är tack vare den svaga kraften. Den svaga kraften kan ändra i stort sett allting som har elektrisk laddning. Det är bara det att den gör det svagt. Den påverkar inte heller partiklar som gravitoner eller fotoner.

Partiklar som är bärare av den svaga kraften är fotoner och så kallade massiva vektorbosoner:W+, W- och Z0.

Elektromagnetism

Det är den elektromagnetiska attraktionen mellan negativt laddade partiklar (elektroner) och positivt laddade protoner i kärnan som får elektronerna att kretsa kring atomkärnan, på samma sätt som gravitationen får planeterna att kretsa kring solen.( Nu för tiden tror man att det är lite si och så med själva kretsandet. Eftersom elektroner ibland påstås "innesluta" eller " äta upp" protonen. Fast elektroner har mindre massa än protoner är det inte sagt att de är mindre. Så det är inte riktigt riktigt bra att jämföra planeter med elektroner, men det är OK just här, just nu.)

Om den elektromagnetiska kraften som binder samman molekylerna vore alltför svag, skulle fasta och flytande ämnen inte kunna existera och då skulle universum bara innehålla gas. Om den å andra sidan vore för stark skulle protonerna i atomkärnorna stöta bort varandra alldeles för kraftfullt och då skulle inte atomkärnor kunna bildas. Den elektromagnetiska kraften mellan protonerna får inte vara så stark att den tar bort effekterna av den starka kraften. Det är elektromagnetismen som försöker splittra upp kärnan kan man säga. Den orsakas av fotonutbyte. När partiklar är sammanbundna av elektromagnetism avtar den potentiella energin snabbt i proportion till att partiklarna avlägsnar sig från varandra.

Elektromagnetismen är mycket starkare än gravitationen. Det märks bland annat på att man med hjälp av en magnet kan lyfta saker ifrån marken, alltså ifrån jorklotet, som är ofattbart mycket större än magneten och alltså har väldigt mycket gravitation. Magneten lyckas alltså ändå.

Kanske är de olika naturkrafterna bara olika sidor av samma sak. Läs mer om detta i avsnittet om GUT-teorier!

Tillbaka