Katër forcat themelore të natyrës.
Që nga ecja në rrugë e deri te lëshimi i një rakete në hapësirë, forcat fizike veprojnë kudo përreth nesh. Por, të gjitha forcat që ne përjetojmë në jetën e përditshme (shumë prej nesh nuk e kuptojnë se po i përjetojnë në përditshmëri) mund të përmblidhen në vetëm katër forca themelore.
1) Graviteti.
2) Forca e dobët.
3) Elektromagnetizmi.
4) Forca fortë.
Këto janë quajtur si katër forcat themelore të natyrës dhe ato udhëheqin çdo gjë që ndodh në univers.
• Graviteti
Graviteti është tërheqja midis dy objekteve që kanë masë ose energji, kudo që kjo vërehet, si te lëshimi i një guri nga një urë, i një planeti që orbiton një yll apo te hëna që shkakton baticat dhe zbaticat në oqeane. Graviteti është ndoshta njëra nga forcat themelore më intuitive dhe familjare, por që ka qenë gjithashtu nga më sfidueset për t'a shpjeguar.
Isaac Newton ka qenë i pari që ka propozuar idenë e gravitetit dhe supozohet se ka qenë frymëzuar nga rënia e një molle nga një pemë. Ai e ka përshkruar gravitetin si një tërheqje literale midis dy objekteve. Shekuj më vonë Albert Einstein sugjeroi përmes teorisë së tij të relativitetit të përgjithshëm se graviteti nuk është një tërheqje ose një forcë. Por, në vend të kësaj është një rrjedhojë e një objekti që përkul hapësirë-kohën. Një objekt i madh ushtron ndikim mbi hapësirë-kohën pak a shumë siç ndikon një top i madh i vendosur në mes të një çarçafi, duke e deformuar atë dhe duke shkaktuar që objektet e vogla që ndodhen në të bien në drejtim të mesit.
Edhe pse graviteti mban planetet, yjet, sistemet diellore dhe madje edhe galaktikat sëbashku, doli se në fakt ishte forca më e dobët themelore, veçanërisht në shkallë molekulare dhe atomike.
• Forca e dobët
Forca e dobët e quajtur ndryshe edhe si ndërveprimi i dobët bërthamor është përgjegjës për shpërbërjen e grimcave. Ky është ndryshimi në kuptimin literal i një lloji grimce subatomike nga një lloj tjetër. Kështu për shembull, një neutrino që rastis në afërsi të një neutroni mund t'a kthejë neutronin në proton ndërkohë që vetë neutrinoja kthehet në elektron.
Shkencëtarët e shpjegojnë këtë ndërveprim nëpërmjet një shkëmbimi të grimcave forcë-mbajtëse të quajtura bosone. Lloje të veçanta bosonesh janë përgjegjëse për forcën e dobët, forcën elektromagnetike dhe forcën e fortë. Në forcën e dobët bosonet janë grimca të ngarkuara të quajtura "bosone Z" dhe "bosone W". Kur grimcat subatomike të tilla si protonet, neutronet dhe elektronet afrohen ndaj njëra-tjetrës me 10 në fuqi të –18 ose thënë ndryshe sa 0.1% e diametrit të një protoni, ato mund t'i shkëmbejnë këto bosone. Dhe si rezultat grimcat subatomike shpërbëhen në grimca të reja.
• Elektromagnetizmi
Forca elektromagnetike e quajtur ndryshe si forca Lorentz vepron midis grimcave të ngarkuara, si elektronet e ngarkuara negativisht ashtu edhe protonet e ngarkuara pozitivisht. Ngarkesat e kundërta tërheqin njëra-tjetrën. Dhe në ngjashmëri me gravitetin kjo forcë mund të ndihet në distancë infinit (edhe pse do të bëhej shumë e vogël në atë distancë).
Vetë emri elektromagnetizëm tregon se kjo forcë përbëhet nga dy pjesë: forca elektrike dhe forca magnetike. Në fillim shkencëtarët i përshkruan këto forca si të ndara nga njëra-tjetra, por më vonë hulumtuesit kuptuan se të dyja këto janë përbërëse të së njëjtës forcë. Komponenti elektrik vepron midis grimcave të ngarkuara sikur janë në lëvizje apo në prehje, duke krijuar një fushë nga e cila ngarkesat ndikojnë të njëra tjetra. Por, sa fillojnë të lëvizin këto grimca të ngarkuara shfaqin komponentin e dytë, forcën magnetike. Grimcat formojnë një fushë magnetike përreth vetes teksa lëvizin. Kështu, kur grimcat lëvizin me shpejtësi nëpër një përcjellës për të karikuar laptopin tënd ose telefonin ose për të ndezur televizorin, përcjellësi bëhet magnetik.
Forcat elektromagnetike transmetohen midis grimcave të ngarkuara nëpërmjet bosoneve forcë-mbajtëse pa masë të quajtura fotone të cilat janë gjithashtu grimcat përbërëse të dritës. Fotonet forcë-mbajtëse që shkëmbehen midis grimcave të ngarkuara janë sidoqoftë, një manifestim i ndryshëm i fotoneve. Ato janë virtuale dhe të padedektueshme edhe pse ato janë teknikisht të njëjtat grimca si ato të versionit real dhe të dedektueshëm.
Forca elektromagnetike është përgjegjëse për disa nga fenomenet më të zakonshme që përjetojmë si: fërkimi, elasticiteti, forca normale dhe forca që mban sendet e ngurta në një formë të caktuar. Madje është përgjegjëse edhe për rezistencën që zogjtë dhe avionët përjetojnë gjatë fluturimit. Këto veprime mund të ndodhin për shkak të ndërveprimit të grimcave të ngarkuara. Forca normale që mban një libër sipër tavolinës përshëmbull, (ndryshe nga graviteti që do tërhiqte librin në drejtim të tokës) është një rrjedhojë e elektroneve në atomet e tavolinës që zmbrapsin elektronet e atomeve të librit.
• Forca bërthamore e fortë
Forca bërthamore e fortë e quajtur ndryshe edhe ndërveprimi bërthamor i fortë është më e fuqishmja ndër katër forcat themelore të natyrës. Ajo është 6 mijë trilionë, trilionë, trilionë ( ose 39 zero pas 6) herë më e fortë sesa graviteti. Dhe kjo sepse ngjit grimcat themelore të materies sëbashku për të formuar një grimcë më të madhe. Ajo mban sëbashku kuarket që përbëjnë protonet dhe neutronet, ndërsa një pjesë e forcës së fortë mban gjithashtu protonet dhe neutronet e një bërthame atomi sëbashku.
Shumë ngjashëm me forcën e dobët, forca e fortë operon vetëm kur grimcat subatomike janë jashtëzakonisht afër me njëra-tjetrën. Ato duhet të jenë diku brenda 10 në fuqi të -15 metra ose afërsisht brenda diametrit të një protoni. Megjithatë kjo forcë është e çuditshme, sepse sikundër forcat e tjera themelore ajo bëhet gjithnjë e më e dobët sa më shumë afrohen grimcat subatomike. Ajo në fakt, arrin maksimumin e fuqisë sa më larg nga njëra-tjetra të jenë grimcat. Sa futen në diapazonin e duhur, bosonet pamasë të ngarkuara të quajtura "glukone" transmetojnë forcën e fortë midis kuarkeve dhe i mbajnë ato të "ngjitura" sëbashku. Një fraksion shumë i vogël i forcës së fortë i quajtur "forca e fortë e mbetur" vepron midis protoneve dhe neutroneve. Protonet në bërthamë prapësojnë njëri-tjetrin për shkak të ngarkesës së ngjashme, por forca e fortë e mbetur mund t'a mposhtë këtë shtytje, kështu që grimcat qëndrojnë të lidhura në bërthamën e një atomi.
• Unifikimi i natyrës
Pyetja shumë e shquar për katër forcat themelore është nëse ato janë manifestim i një forcë të vetme të madhe në univers. Nëse është kështu secila prej tyre duhet të jenë të afta për t'u bashkuar me të tjerat dhe ka në fakt prova se ato munden.
Fizikanët Sheldon Glashow dhe Steven Weinberg bashkë me Abdul Salam nga Kolegji Imperial I Londrës fituan në vitin 1979 çmimin Nobel në fizikë për unifikimin e forcës elektromagnetike dhe forcës së dobët për të formuar konceptin "forca elektro e dobët". Fizikanët po punojnë për të gjetur të ashtuquajturën "teorinë e madhe të unifikuar" me qëllim që të unifikojnë forcën elektro të dobët me forcën e fortë për të përcaktuar një forcë elektrobërthamore, të cilën e kanë parashikuar modelet teorike, por që hulumtuesit nuk e kanë vëzhguar ende. Pjesa finale e pazëllit, do të kërkonte pastaj unifikimin e forcës së gravitetit me forcën elektrobërthamore për të zhvilluar të ashtuquajturën "teorinë e çdo gjëje", një kornizë teorike që mund të shpjegonte të gjithë universin.
Sidoqoftë, fizikanët e kanë shumë të vështirë të bashkojnë botën mikroskopike me atë makroskopike. Në shkallë të madhe e veçanërisht astronomike, graviteti sundon dhe është i mirë përshkruar nga teoria e relativitetit të përgjithshëm të Einstein-it. Por, në shkallë molekulare, atomike dhe subatomike është mekanika kuantike që përshkruan më mirë botën natyrore. Dhe deri më tani asnjë nuk ka gjetur një mënyrë të mirë për t'i bashkuar këto dy botë.
Fizikanët që studiojnë gravitetin kuantik kanë si qëllim të përshkruajnë forcën në termat e botës kuantike që mund të ndihmonte me bashkimin. Në këtë përqasje do të ishte thelbësore zbulimi i "gravitoneve" që janë bosonet forcë-mbajtëse të teorizuara për forcën e gravitetit është e vetmja forcë themelore që fizikanët aktualisht mund t'a përshkruajnë pa përdorur grimcat forcë-mbajtëse. Por, duke qenë se përshkrimi i forcave të tjera kërkon patjetër grimcat forcë-mbajtëse shkencëtarët presin që patjetër duhet të ekzistojë edhe gravitoni në nivel subatomik, megjithëse hulumtuesit thjesht nuk i kanë gjetur këto grimca ende.
Ajo që e komplikon këtë histori më shumë është sfera e padukshme e materies së errët dhe energjisë së errët të cilat përbëjnë afërsisht 95% të universit. Është e paqartë nëse materia dhe energjia e errët konsistojnë në një grimcë të vetme apo në një bashkësi të tërë grimcash që kanë forcat e tyre dhe bosonet e tyre përçues.
Grimca përçuese primare në interesimin aktual është "fotoni i errët" që do të ndërmjetësonte ndërveprimet midis universit të dukshëm dhe të padukshëm. Nëse fotoni i errët ekziston do të ishte kyç në dedektimin e botës së padukshme të materies së errët dhe mund të çonte në zbulimin e një force të pestë themelore. Por, deri më tani nuk ka asnjë provë që fotoni i errët ekziston dhe disa hulumtues kanë ofruar prova të forta që këto grimca nuk ekzistojnë.
Referenca: Artikulli në origjinal është publikuar në Space.com ©
Përkthimi: © Skeptik
Fotoja: © NASA/Shutterstock
No comments:
Post a Comment