4 Kekuatan Fisika Mendasar

Kekuatan fundamental (atau interaksi mendasar) dari fisika adalah cara partikel individu berinteraksi satu sama lain. Ternyata setiap interaksi tunggal yang diamati yang terjadi di alam semesta dapat dipecah dan dijelaskan oleh hanya empat (well, umumnya empat — lebih lanjut tentang itu nanti) jenis interaksi:

• Gravitasi
• Elektromagnetisme
• Interaksi lemah (atau Gaya Nuklir Lemah)
• Interaksi Kuat (atau Kekuatan Nuklir Kuat)

Dari kekuatan fundamental, gravitasi memiliki jangkauan terjauh, tetapi itu adalah yang terlemah dalam ukuran sebenarnya.

Ini adalah kekuatan yang murni menarik yang mencapai bahkan melalui ruang kosong "kosong" untuk menggambar dua massa satu sama lain. Itu membuat planet-planet di orbit mengelilingi matahari dan bulan di orbit di sekitar Bumi.

Gravitasi dijelaskan di bawah teori relativitas umum, yang mendefinisikannya sebagai lengkungan ruangwaktu di sekitar objek massa. Lengkungan ini, pada gilirannya, menciptakan situasi di mana jalur energi paling tidak menuju objek massa lainnya.

Elektromagnetisme adalah interaksi partikel dengan muatan listrik. Partikel yang bermuatan saat istirahat berinteraksi kekuatan elektrostatik, saat bergerak mereka berinteraksi melalui gaya listrik dan magnet.

Untuk waktu yang lama, gaya listrik dan magnetik dianggap sebagai gaya yang berbeda, tetapi mereka akhirnya disatukan oleh James Clerk Maxwell pada tahun 1864, di bawah persamaan Maxwell. Pada 1940-an, elektrodinamika kuantum mengkonsolidasikan elektromagnetisme dengan fisika kuantum.

Elektromagnetisme mungkin merupakan kekuatan yang paling lazim di dunia kita, karena dapat memengaruhi berbagai hal pada jarak yang wajar dan dengan kekuatan yang cukup besar.

Interaksi yang lemah adalah kekuatan yang sangat kuat yang bekerja pada skala inti atom. Ini menyebabkan fenomena seperti peluruhan beta. Telah dikonsolidasikan dengan elektromagnetisme sebagai interaksi tunggal yang disebut "interaksi electroweak." Interaksi yang lemah dimediasi oleh bos W (ada dua jenis, W⁺ dan W^- bos) dan juga bos Z.

Gaya yang terkuat adalah interaksi kuat yang dinamai tepat, yang merupakan gaya yang, di antaranya, menjaga nukleon (proton dan neutron) terikat bersama. Dalam atom helium, misalnya, cukup kuat untuk mengikat dua proton bersama-sama meskipun muatan listrik positif mereka menyebabkan mereka saling tolak.

Intinya, interaksi yang kuat memungkinkan partikel yang disebut gluon untuk mengikat quark untuk menciptakan nukleon di tempat pertama. Gluon juga dapat berinteraksi dengan gluon lain, yang memberikan interaksi yang kuat jarak tak terbatas secara teoritis, meskipun manifestasi utamanya adalah semua pada tingkat subatomik.

Banyak fisikawan percaya bahwa keempat kekuatan fundamental, pada kenyataannya, adalah manifestasi dari satu kekuatan yang mendasari (atau bersatu) yang belum ditemukan. Sama seperti listrik, magnetisme, dan gaya lemah disatukan ke dalam interaksi elektroweak, mereka bekerja untuk menyatukan semua kekuatan fundamental.

Sekarang interpretasi mekanika kuantum dari kekuatan-kekuatan ini adalah bahwa partikel tidak berinteraksi secara langsung, melainkan memanifestasikan partikel virtual yang memediasi interaksi aktual. Semua gaya kecuali gravitasi telah dikonsolidasikan ke dalam "Model Standar" interaksi ini.

Upaya menyatukan gravitasi dengan tiga kekuatan fundamental lainnya disebut gravitasi kuantum. Ini mendalilkan keberadaan partikel virtual disebut graviton, yang akan menjadi elemen penengah dalam interaksi gravitasi. Sampai saat ini, graviton belum terdeteksi, dan tidak ada teori gravitasi kuantum yang berhasil atau diadopsi secara universal.