KRAFTER

Krafter styr våra liv och är så naturliga för oss att vi inte tänker på dem. Vi hoppar bungyjump, sätter fast magneter, spränger atombomber, skjuter pilbåge och värmer och kyler saker. Allt som vi gör och som påverkar oss kan förklaras med fyra olika naturkrafter.

Bosoner

Universums krafter förmedlas mellan partiklar, inte genom direkt beröring med varandra, utan med hjälp bosoner som färdas genom materiepartiklarnas elektriska och magnetiska fält. Bosonerna säger till materiepartiklarna om de ska dras isär eller gå ihop, och på detta sätt uppstår de till synes osynliga krafterna som påverkar allt synligt.

Alla bosoner är elementarpartiklar (d.v.s. inte uppbyggda av andra partiklar) och i någon mån immateriella. De har en energi, en frekvens (vibration/svängning) och en rörelsemängd (energin och frekvensen kan förflytta sig), men begrepp som massa, storlek och läge kan inte definieras. Massan består närmast av ren rörelseenergi. Det innebär att en partikel i vila försvinner och att även kraften då försvinner.

De fyra naturkrafterna

• Den starka kärnkraften

Gluoner (från engelskans glue; lim) är budbärare av den starka kärnkraften, som binder samman kvarkar till partiklar och som håller partiklarna samman i atomkärnan. Den starka kärnkraften är 1038 gånger starkare än gravitationen och omkring hundra gånger starkare än den elektromagnetiska kraften.
 

• Den svaga kärnkraften

Bosoner är budbärare i den svaga kärnkraften.
Den svaga kärnkraften gör det möjligt för partiklar att förändras till varandra genom att utbyta energi, massa och laddning. Exempelvis kan en proton bli en neutron eller en elektron bli en neutrin. Partikelomvandlingar orsakar radioaktivt sönderfall i vissa ämnen, som t.ex. uran.
Med en styrka omkring 100 gånger svagare än stark kärnkraft är verkar den svaga kärnkraften endast inom atomkärnan.
 

• Den elektromagnetiska kraften

Fotoner är budbärare av den elektromagnetiska kraften och de verkar på mycket långa avstånd.
När fotoner växelverkar med partiklar stöter de bort eller dras emot dem, beroende på laddning. Detta skapar ström och magnetism, krafter som färdas i en viss riktning, och som ger upphov till elektricitet, friktion, och ytspänning och som förhindrar att föremål faktiskt flyter in i varandra. Ljus är en elektromagnetisk våg och när denna våg når näthinnan växelverkar den med kemiska ämnen i ögat och ger en synupplevelse.

Elektroner genererar ljus

En elektron vill kretsa runt  atomkärnan så nära kärnan som möjligt eftersom det är minst energikrävande. Ju mer energi ett ämne tillförs, t.ex. i form av värme, desto längre bort från atomkärnorna kretsar elektron. Men hela tiden strävar den mot sin lägre energinivå närmare kärnan och när elektronen lyckas med det frigör den en bit energi som omvandlas till en foton. En foton är det som vi uppfattar som ljus och skapas alltså av förändringar i elektronernas energi. Man kan åstadkomma ljus genom att tillföra ett ämne mer energi i form av värme.
 
Den elektromagnetiska vågen (fotonen) får en våglängd som bestäms av ämnets energinivå, dvs. den energi som ämnets elektroner förlorade. Vågen färdas genom universum i ljusets hastighet. När vågen når våra ögon växelverkar den med näthinnans kemiska ämnen och ger oss en synupplevelse. Olika våglängder uppfattar vårt öga som olika färger, och det är därför vi uppfattar olika ämnen ha olika färg. Röd, orange och gul har låg frekvens medan blå och violett har hög frekvens. En foton har energi, men någon massa är svår att definiera. Man kan säga att en foton finns så länge den rör sig, men i viloläge försvinner den. Eftersom fotonen är masslös kan den dels färdas i ljusets hastighet, dels finns det heller ingen gräns för hur många fotoner som får plats i ett begränsat utrymme och de kan därför fylla ett helt rum med ljus.

Elektromagnetism

Universums alla föremål ger ifrån sig elektromagnetisk strålning (dvs. energi i form av elektriska och magnetiska svängningar) i olika våglängder, men bara en mycket liten del är synlig för ögat. Det synliga ljuset har en våglängd som är mindre än en tusendels millimeter, men med utrustning kan man även avläsa andra elektromagnetiska våglängder. Radiovågor, för oss osynliga, har en längd från ett par millimeter (mikrovågor) via ett par meter (FM-vågor) till ett par hundra meter (AM-vågor). Röntgenstrålning har en svängning på några miljarddels meter.
 

• Tyngdkraften

Tyngdkraften är en av de mindre utforskade krafterna. Eftersom den är så oerhört svag är det svårt att utföra experiment i laboratorier, men den hypotetiska partikeln som bär denna kraft kallas gravitron. Man vet att tyngdkraften är den enda som är enbart attraherande, att den verkar på mycket långa avstånd och är den dominerande kraften i universum, att den håller oss i bana runt solen och får saker att falla till marken. Det är massans attraktionskraft ger upphov till det som vi kallar tyngd. Utan tyngdkraft finns bara massa, ingen tyngd.

Stämmer Einsteins teori om det krökta rummet är det uppenbart varför forskarna inte funnit denna gravitron.

Exakta proportioner

Naturen är full av konstanter. Gravitationen, som attraherar partiklar till varandra, elektromagnetismen, som driver dem isär , partiklarnas vikt och laddningar och ljusets hastighet i vakuum är några exempel på universums konstanter. Det är tack vare de exakta styrkeförhållandena mellan dessa krafter, i kombination med partiklarnas konstanta egenskaper, som utformar universum. Bara en extremt liten relativ förändring i någon konstant eller egenskap skulle få atomens beståndsdelar att falla isär. Följden skulle bli  ett tomt universum. Tvärtom kunde materien bli så massiv att stjärnorna brann så fort att kärnreaktionerna skulle omintetgöra allt liv.

• Om den elektromagnetiska kraften ändras med 0,1 % skulle fusionen i solarna upphöra helt.
• Om protonens massa minskade med 0,2 % skulle inga atomer existera, eftersom protonerna skulle sönderfalla till neutroner.
• Om elektronens laddning förändrades 5 % skulle inte kemiska föreningar existera.

Att alla lagar och alla egenskaper i universum är så exakt utformade är mer än förunderligt.