Quelles sont les quatre forces fondamentales de la nature ?

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Une force fondamentale de la nature est une attraction ou une répulsion entre les objets telle que décrite par les interactions entre les champs et les particules.

La physique a identifié quatre types de base de ces interactions, qui décrivent ensemble chaque action que nous voyons dans l'Univers, de la désintégration des particules atomiques à la dérive de galaxies entières.

Qu'est-ce que la force nucléaire forte ?

La force nucléaire forte est ce qui maintient ensemble les noyaux des atomes.

Les protons et les neutrons qui composent le noyau d'un atome sont eux-mêmes constitués d'un trio de particules plus simples appelées quarks. Une particule appelée gluon agit sur une propriété des quarks appelée Couleur , créant l'attraction de la force.

Contrairement aux trois autres forces fondamentales, plus le gluon doit voyager loin, plus la force nucléaire devient forte. À l'échelle des protons et des neutrons, cet effet de ressort rend incroyablement difficile la séparation des quarks. Cela aide à expliquer pourquoi la force forte est si forte.

À l'échelle du noyau entier d'un atome, la force lie également des protons et des neutrons entiers les uns aux autres. Les protons se repoussent également grâce à la force électromagnétique, plaçant les noyaux atomiques dans un équilibre délicat.

Qu'est-ce que l'électromagnétisme ?

L'électromagnétisme est à la fois une force attractive et répulsive entre les particules avec une propriété appelée charge , qui se déclinent en deux variétés - positive et négative. Des objets de même charge auront un effet répulsif les uns sur les autres, tandis que des objets de charges différentes auront un effet attractif.

C'est la force la plus évidente dans notre vie de tous les jours. Grâce aux interactions des électrons chargés négativement et des protons chargés positivement, il permet à des atomes uniques de se combiner en différents matériaux. La force est également transportée à travers le champ électromagnétique par une particule appelée photon, qui, grâce à des changements chimiques dans nos yeux, notre corps perçoit comme de la lumière.

Qu'est-ce que la force nucléaire faible ?

De toutes les forces fondamentales, la force nucléaire faible est la plus délicate à appréhender. Il décrit comment les quarks qui composent les particules nucléaires peuvent passer d'une forme à une autre. La force est portée par des particules appelées W et Z bosons .

La force faible agit sur une distance incroyablement courte, égal à environ 0,1 pour cent du diamètre d'un proton. Lorsqu'une particule telle qu'un neutrino vient tout près d'un quark, la force faible fait changer le quark en envoyant un W boson . Cela peut transformer un neutron en proton (créant un tout nouvel élément dans le processus) et le neutrino en électron.

Qu'est-ce que la gravité ?

La gravité est une force d'attraction entre les masses qui, selon relativité générale se produit à la suite de l'effet de l'énergie agissant sur un champ d'espace-temps. Alors que la théorie suggère qu'il pourrait avoir une particule médiatrice - appelée graviton - les expériences n'ont pas encore confirmé son existence.

Bien que la gravité puisse sembler être une force puissante, chargée de maintenir ensemble des galaxies entières et d'extraire littéralement la lumière du jour des étoiles, elle est environ 10 ^ 29 fois plus faible que la force nucléaire faible. Cela signifie qu'il n'a pratiquement aucun effet observable sur l'échelle des minuscules particules, ne devenant pertinent qu'à un niveau plus cosmique.

Y a-t-il plus de quatre forces fondamentales ?

Tandis que le Modèle standard de la physique ne décrit que quatre porteurs de force et leurs effets, il n'y a pas grand-chose pour empêcher plus de forces d'exister hypothétiquement dans des modèles alternatifs.

Aperçus de particules potentiellement nouvellesavec les caractéristiques d'un porteur de force inconnu ont été capturés dans des expériences à haute énergie ces dernières années.Les effets subtilsde cette force pourrait être vue dans les directions que prennent les particules subatomiques lorsqu'elles sont émises lors de certains types de désintégration. Leur existence pourrait même être une explication matière noire .

Pour l'instant, toute force supplémentaire est hautement spéculative. De futures expériences pourraient les exclure ou - peut-être - trouver une nouvelle physique qui montre qu'il y a plus de quatre forces dans l'Univers.

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