القوى الأساسية الأربعة

القوى الأساسية الأربعة أو التفاعلات الأساسية للفيزياء  وهي الطرق التي تتفاعل بها الجزيئات الفردية مع بعضها البعض واتضح أن كل تفاعل منفرد تمت ملاحظته يحدث في الكون يمكن تقسيمه ووصفه بأربعة أنواع فقط:

• الجاذبية
• الكهرومغناطيسية
• تفاعل ضعيف (أو قوة نووية ضعيفة)
• تفاعل قوي (أو قوة نووية قوية)

من بين القوى الأساسية ، حيث تمتلك الجاذبية أقصى مسافة ، لكنها الأضعف من حيث الحجم الفعلي، وإنها قوة جذابة بحتة تصل من خلال “الفارغ” من الفضاء لجذب كتلتين تجاه بعضهما البعض وإنها تحافظ على الكواكب في مداره حول الشمس والقمر في مداره حول الأرض، وتوصف الجاذبية في إطار نظرية النسبية العامة ، والتي تعرفها بأنها انحناء الزمكان حول جسم من الكتلة وهذا الانحناء ، بدوره ، يخلق وضعا يكون فيه مسار الطاقة الأقل باتجاه الجسم الآخر من الكتلة.

الكهرومغناطيسية هي تفاعل الجسيمات مع شحنة كهربائية وتتفاعل الجزيئات المشحونة أثناء الراحة من\ خلال القوى الإلكتروستاتية ، بينما تتفاعل أثناء الحركة من خلال القوى الكهربائية والمغناطيسية، ولفترة طويلة ، كانت القوى الكهربائية والمغناطيسية تعتبر قوى مختلفة ، ولكن تم توحيدها أخيرًا بواسطة جيمس كليرك ماكسويل في عام 1864 ، تحت معادلات ماكسويل وفي الأربعينيات من القرن العشرين ، قامت الديناميكا الكهربائية الكمومية بتوحيد الكهرومغناطيسية مع فيزياء الكم، وقد تكون الكهرومغناطيسية القوة الأكثر انتشارًا في عالمنا ، حيث يمكن أن تؤثر على الأشياء على مسافة معقولة وبقدر لا بأس به من القوة.

التفاعل الضعيف هو قوة قوية للغاية تعمل على نطاق النواة الذرية وأنه يسبب ظواهر مثل تسوس بيتا ولقد تم دمجها مع الكهرومغناطيسية كتفاعل واحد يسمى “التفاعل الضعيف الكهربائي”. ويتوسط التفاعل الضعيف بواسطة boson W  (هناك نوعان ، W + و W – bosons) وكذلك Z boson.

أقوى القوى هي التفاعل القوي المسمى بشكل مناسب ، والذي هو القوة التي ، من بين أشياء أخرى ، تحافظ على النيوكليونات (البروتونات والنيوترونات) مرتبطة ببعضها البعض. في ذرة الهيليوم ، على سبيل المثال ، من القوي ربط بروتونين معًا على الرغم من أن شحنتهما الكهربية الإيجابية تسبب لهما في صد بعضهما البعض، وفي جوهرها ، يسمح التفاعل القوي للجزيئات المسماة بالغلونات بربط الكواركات معًا لإنشاء النوكليونات في المقام الأول. حيث يمكن أن تتفاعل Gluons أيضًا مع gluons الأخرى ، مما يمنح التفاعل القوي مسافة غير محدودة من الناحية النظرية ، وعلى الرغم من أن مظاهرها الرئيسية كلها في المستوى دون الذري.

يعتقد العديد من علماء الفيزياء أن القوى الأساسية الأربعة جميعها هي في الواقع مظاهر قوة أساسية (أو موحدة) لم يتم اكتشافها بعد، وتماما كما تم توحيد الكهرباء والمغناطيسية والقوة الضعيفة في تفاعل الضعيف الكهربائي ، فإنها تعمل على توحيد جميع القوى الأساسية، والتفسير الميكانيكي الكمومي الحالي لهذه القوى هو أن الجسيمات لا تتفاعل بشكل مباشر ، بل تُظهر الجزيئات الافتراضية التي تتوسط في التفاعلات الفعلية حيث تم دمج جميع القوى باستثناء الجاذبية في هذا “النموذج القياسي” للتفاعل، وإن الجهد المبذول لتوحيد الجاذبية مع القوى الأساسية الثلاثة الأخرى يسمى الجاذبية الكمومية . إنه يفترض وجود جسيم افتراضي يسمى الجرافيتون ، والذي سيكون العنصر الوسيط في تفاعلات الجاذبية. حتى الآن ، لم يتم اكتشاف الجرافيت ، ولم تنجح نظريات الجاذبية الكمية أو تم تبنيها عالميًا.

المراجع

• ↑ “The 4 Fundamental Forces of Physics“-Jones, Andrew Zimmerman – و “ترجمة وبتصرف” اطّلع عليه بتاريخ 20-10-2019.