Uppsala universitet
Hoppa över länkar
In English

Linné on line arrow Fysikens kosmos arrow Mikrokosmos arrow Kvarkar och leptoner, materiens minsta byggstenar? arrow Hur många olika krafter finns det?

Hur många olika krafter finns det?

Så vitt vi vet idag finns det fyra olika fundamentala krafter. I vårt dagliga liv har vi erfarenhet av gravitationen och elektromagnetismen. Dessutom finns den starka och svaga kraften som blir viktig på subatomär nivå. Gravitationen påverkar alla partiklar med massa, men gravitationskraften mellan en elektron och en proton i en vätekärna är ca 10-41 gånger så svag som den elektromagnetiska. Gravitationen är alltså försumbar på atomär och subatomär nivå. (Om energin blir extremt hög så måste man dock ta häsyn till att gravitationen kröker rummet).


Beta-söndefall av en d-kvark.
  Beta-sönderfall är ett exempel på svag växelverkan. På elementarpartikelnivå är det en d-kvark i en neutron som sönderfaller till en u-kvark, en elektron och en elektronneutrino så att neutronen övergår i en proton. Det finns två sorters svag växelverkan. Beta-sönderfallet är ett exempel på en så kallad laddad ström där en elektriskt laddad W-boson (med elektrisk laddning +1 eller -1 byts ut. Den andra typen av svag växelverkan, neutral ström, påminner mer om elektromagnetisk växelverkan, då utbytespartikeln är den elektriskt neutrala Z-bosonen. De elektrosvaga bosonerna W och Z upptäcktes 1983 vid CERN utanför Genève och belönades med 1984 års Nobelpris.

Orsaken till att den svaga kraften är mycket svagare än den elektromagnetiska är att W och Z-bosonerna är så tunga; de väger ca 80 resp 90 gånger mer än en proton. Den stora massan gör att den svaga växelverkan har mycket kort räckvidd. I själva verket kan den elektromagnetiska och svaga kraften beskrivas med en gemensam teori, den så kallade elektrosvaga teorin. Vid tillräckligt höga energier spelar massan på W- och Z-bosonen ingen roll och då är den elektromagnetiska och svaga kraften lika starka. Det finns hopp om att även kunna beskriva de övriga krafterna med en gemensam teori. En sådan teori gäller dock bara för de extremt höga energier som fanns i universums skapelse, Big bang.


Bild från SPS tunneln.
  Upptäckten av de tunga bosonerna gjordes vid experimenteten UA1 och UA2 vid SPS-kollideraren (Super Proton Synchrotron) vid CERN. Där kolliderades protoner och antiprotoner med så hög energi att de tunga bosonerna kunde skapas. Identifikationen av dessa var dock inte så enkel, eftersom det endast var i ett fåtal kollisioner som de producerades, och dessa måste urskiljas i ett stort antal andra kollisioner.

 

Tillbaka till Kvarkar och leptoner, materiens minsta byggstenar?