Tekin Temel

Temeljne interakcije ili temeljne sile su interakcije u fizičkim sustavima koje se ne mogu svesti na elementarnije interakcije. Poznate su četiri temeljne interakcije: gravitacijska i elektromagnetska, koje mogu djelovati na velikim udaljenostima, te jaka nuklearna i slaba nuklearna interakcija, koje djeluju na subatomskim udaljenostima. Svaku od njih treba shvatiti kao dinamiku polja. Sve četiri interakcije mogu se matematički modelirati kao polja. Gravitacija se pripisuje zakrivljenosti prostor-vremena prema Einsteinovoj općoj teoriji relativnosti, dok se ostale tri opisuju kao zasebna kvantna polja, a njihovim interakcijama posreduju elementarne čestice definirane Standardnim modelom čestične fizike. U Standardnom modelu jakom interakcijom posreduje čestica zvana gluon i odgovorna je za povezivanje kvarkova u hadrone poput protona i neutrona. Kao rezidualni efekt stvara nuklearnu silu koja povezuje preostale čestice u atomske jezgre. Slabom interakcijom posreduju čestice zvane W i Z bozoni te također djeluje na atomsku jezgru posredujući radioaktivni raspad. Elektromagnetskom silom, kojom posreduje foton, objašnjavaju se električna i magnetska polja odgovorna za privlačenje između atomskih jezgri i orbitalnih elektrona koji drže atome na okupu, kemijske veze te elektromagnetski valovi uključujući vidljivu svjetlost i temelje električne tehnologije. Iako je elektromagnetska sila mnogo jača od gravitacije, njezin se učinak može smanjiti pri interakciji s drugim objektima. Zato je na astronomskim udaljenostima gravitacija obično dominantna sila i odgovorna je za održavanje velikih struktura u svemiru poput planeta, zvijezda i galaksija. Mnogi teorijski fizičari vjeruju da su te temeljne sile povezane i da se pri vrlo visokim energijama na vrlo maloj skali, Planckovoj skali, ujedinjuju u jednu silu, no akceleratori čestica ne mogu proizvesti enormne energije potrebne za eksperimentalno istraživanje toga. Stvaranje zajedničkog okvira koji bi objasnio odnos među silama u jednoj teoriji možda je najveći cilj današnjih teorijskih fizičara. Slaba i elektromagnetska sila već su ujedinjene elektroslabom teorijom koju su predstavili Sheldon Glashow, Abdus Salam i Steven Weinberg, za što su 1979. dobili Nobelovu nagradu za fiziku. Neki fizičari nastoje ujediniti elektroslabo i jako polje u ono što se naziva Velikom ujedinjenom teorijom (GUT).