基本的な力

すべての 物理現象は 粒子間の相互作用、つまり力によって説明できます。力 (または相互作用) は、それよりも根本的な他の力によって説明できない場合、基本的であると言われます。基本的な相互作用という用語は、 基本的な力 の代わりによく使用されます。これは、現象を微視的な単位から観察するとき、2 つの物体または 2 つの粒子間の相互作用を観察しているために起こります。

観察された現象を巨視的に記述すると、 電気力 、摩擦力、弾性力など、さまざまな異なる力によって説明できます。

しかし、観察された現象がその微視的な単位（陽子、中性子、電子など）に基づいて記述される場合、それは 4 つの基本的な力（または相互作用）、 すなわち重力 、 弱い核力 、 強い核力 、および 電磁力 によってのみ記述されることになります。表 1 に、これら 4 つの力の詳細を示します。

表 1: 基本的な力 (または相互作用) の説明。

これらの力のそれぞれには、異なる強度、異なる範囲、異なる媒介物、およびこれらの力を受ける異なる粒子があります。

重力は 4 つの基本的な力の中で最も弱い力です。それは常に魅力的で、長距離にわたって活動し、その活動は 銀河 全体に及ぶ可能性があります。この力は質量のあるあらゆる物体に作用します。質量を持つ物体間のこの相互作用は、重力子 (重力を伝達する役割を担う仮説上の粒子) によって行われます。

重力は アイザック ニュートン によって次の式で説明されました。

ここで、F _g はニュートン重力、G はいわゆる重力定数 (G = 6.67.10 ^-11 .m ³ .kg ^-1 .s ^-2 )、M in は調査対象の物体の質量、d はこれらの物体間の距離。

弱い力であるにもかかわらず、この力は、例えば物体の重量、惑星が太陽の周りを公転し続けること、衛星が惑星の周りを公転することなどに関与しているため、非常に重要です。

電磁力は電気現象と磁気現象を説明します。これは 4 つの基本的な力の中で 2 番目に強い力であり、引力または反発力があり、重力と同様に長距離に及ぶ力です。この力は電荷を持った物体に作用し、この相互作用は光子によって媒介されます。

この力はローレンツの法則で表され、電気力（引力または斥力）と 磁力 （引力も斥力もない偏向力）から構成されます。

ここで、 q と Q は電荷、 は 電場 、 は粒子の移動速度、 は 磁場 、 d は電荷間の距離、k ₀ は真空中の静電定数 (k ₀ = 9.10) ⁹ N. m².C ^-2 )。

電磁力は、たとえば、原子内の軌道上に電子を保持する役割を果たし、 光の放出と吸収 （エネルギーレベルの変化または粒子の加速）を制御します。

強核力は4つの基本力の中で最も強く、原子核の凝集力を保つ働き、つまり陽子間の大きな反発力によって原子核が分離するのを防ぐ働きがあります。

この力は短距離で粒子に作用し、原子核に存在する陽子と中性子の中にクォーク ( 素粒子 ) を保ちます。この仲介はグルーオン（荷電していない基本粒子）によって行われます。

この力は核の領域でのみ作用しますが、この力は非常に重要です。なぜなら、この力がなければ核の安定性は存在しません。つまり、私たちが知っているように物質は存在せず、その結果、宇宙は存在せず、人類は存在しなくなるからです。存在することはできません。

弱い核力は、粒子を分離する原因となる力です。その範囲は短く、つまり原子未満の距離に限定されており、強力な核力とは異なり、 クォーク とレプトン（素粒子）に作用し、粒子間の仲介はより小さな粒子であるWボソンとZボソンによって行われます。重い。

この力は、 放射性崩壊 、たとえばβ崩壊や他のいくつかの異常な粒子の崩壊を説明する役割を果たします。

参考文献

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トーマス、ジルベルト L. 自然の 4 つの基本的な力 。 「学位のための計算方法」、UFRGS 物理研究所、2003 年。次の場所から入手可能です。< http://www.if.ufrgs.br/tex/fis01043/20032/Humberto/index.html >。アクセス日: 2021 年 18 月 22 日。