Astronomie

Die fundamentalen Kräfte des Universums

Die fundamentalen Kräfte des Universums

Grundkräfte sind jene Kräfte des Universums, die sich nicht mit grundlegenderen erklären lassen.

Die bisher bekannten fundamentalen Kräfte oder Wechselwirkungen sind vier: Gravitationskräfte, elektromagnetische Kräfte, starke Kernkräfte und schwache Kernkräfte.

Die Schwerkraft Es ist die Anziehungskraft, die ein Stück Materie auf einen anderen ausübt und alle Körper betrifft. Die Schwerkraft ist eine sehr schwache und in eine Richtung wirkende Kraft, die jedoch unendlich weitreichend ist.

Kraft elektromagnetisch Es betrifft elektrisch geladene Körper und ist die Kraft, die an der physikalischen und chemischen Umwandlung von Atomen und Molekülen beteiligt ist. Es ist viel intensiver als die Gravitationskraft, es hat zwei Sinne (positiv und negativ) und seine Reichweite ist unendlich.

Kraft oder Interaktion starke nukleare Es hält die Bestandteile der Atomkerne zusammen und wirkt austauschbar zwischen zwei beliebigen Nukleonen, Protonen oder Neutronen. Ihr Umfang liegt in der Größenordnung von Nukleardimensionen, ist jedoch intensiver als die elektromagnetische Kraft.

Kraft oder Interaktion schwach nuklear ist verantwortlich für den Beta-Zerfall von Neutronen; Neutrinos sind nur für diese Art der Wechselwirkung empfindlich. Seine Intensität ist geringer als die der elektromagnetischen Kraft und seine Reichweite ist noch geringer als die der starken nuklearen Wechselwirkung.

Alles, was im Universum geschieht, ist auf die Wirkung einer oder mehrerer dieser Kräfte zurückzuführen, die sich voneinander unterscheiden, weil jede den Austausch eines anderen Partikeltyps impliziert, der als Austausch- oder Zwischenpartikel bezeichnet wird. Alle Austauschpartikel sind Bosonen, während der Partikelursprung der Wechselwirkung Fermionen sind.

Gegenwärtig versuchen Wissenschaftler zu beweisen, dass all diese scheinbar unterschiedlichen fundamentalen Kräfte unter verschiedenen Umständen Manifestationen einer einzigartigen Art der Interaktion sind. Der Begriff "Einheitliche Feldtheorie" umfasst die neuen Theorien, in denen zwei oder mehr der vier fundamentalen Kräfte als im Grunde identisch erscheinen.

Die Theorie der großen Vereinigung versucht, die starken nuklearen Wechselwirkungen und die schwachen nuklearen und die elektromagnetischen Kräfte in einem einzigen theoretischen Rahmen zu vereinen. Diese einheitliche Feldtheorie befindet sich noch in der Erprobung. Die Theorie von allem ist eine weitere einheitliche Feldtheorie, die eine einheitliche Beschreibung der vier fundamentalen Kräfte liefern soll.

Heutzutage ist die Superstringtheorie der beste Kandidat, um überhaupt eine Theorie zu werden. Diese physikalische Theorie betrachtet die fundamentalen Komponenten der Materie nicht als mathematische Punkte, sondern als eindimensionale Einheiten, die "Strings" genannt werden. Es beinhaltet die mathematische Theorie der Supersymmetrie, die besagt, dass alle bekannten Partikeltypen einen "supersymmetrischen Begleiter" haben müssen, die Mehrheit ist noch nicht entdeckt.

Dies bedeutet nicht, dass es für jedes einzelne Teilchen (zum Beispiel für jedes Elektron) einen Begleiter gibt, sondern für jeden bekannten Teilchentyp einen Partikeltyp. Das dem Elektron entsprechende hypothetische Teilchen wäre das Selectronzum Beispiel und derjenige, der dem Photon entspricht, wäre der fotino.

Diese Kombination der Stringtheorie und Supersymmetrie ist der Ursprung des Namens "Superstrings".

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