Nell'Universo
manifestato, esistono quattro forze fondamentali: le forze
gravitazionali,
deboli,
elettromagnetiche e
forti.
I
quark sono soggetti a tutte e quattro le forze. Invece,
l'elettrone
ha carica gravitazionale, debole ed elettrica ma non risente
dell'interazione forte.
Il
neutrino non risente neanche delle forze elettriche
perché è neutro.
In fisica è sempre meglio parlare di "interazione" e non di “forza”,
perché ci sono sempre almeno due "soggetti": quello che esercita la
forza e quello che la subisce (senza i quali non ci si accorgerebbe
neanche che esse esistono...)
Queste forze sono:
1 - Interazione gravitazionale:
E' la forza che si esercita non solo tra un pianeta ed i corpi che vi
si trovano, ma in generale tra due corpi dotati di massa qualunque,
anche se piccolissima (solo che a quel punto l'interazione è
talmente debole che non se ne apprezzano gli effetti...).
La legge è quella della gravitazione universale di Newton:
F = ( G * M * m ) / r^2
2 - Interazione elettromagnetica
E' quella che spiega la forza elettrica (Legge di Coulomb) e gli
effetti magnetici delle correnti elettriche (vari esperimenti di
Faraday, Oersted ed Ampère dei primi anni del 1800). Inizialmente
distinte, queste due forze sono state unificate in un'unica teoria
da Maxwell a metà dell'Ottocento in quella che - insieme alla
meccanica classica - fu considerata la chiave di Volta per spiegare
l'Universo fino agli inizi del 1900.
La forza elettromagnetica è responsabile dell'attrazione e della
repulsione tra corpi carichi e tra correnti elettriche.
3 - Interazione nucleare debole.
Teorizzata da Fermi nei primi anni del Novecento, è quella
responsabile di alcuni decadimenti radioattivi della materia. Spiega
dei fenomeni che accadono all'interno dei nuclei che non sarebbero
spiegabili con la teoria nucleare classica (ad esempio, nel
decadimento beta, sembrerebbe che ci sia un elettrone che - ad un
certo punto - "emerge" da un nucleo che invece, come tutti sanno,
contiene solo protoni e neutroni...).
E' in base a questa interazione che "funzionano" le stelle...
4 - Interazione nucleare forte.
E' l'interazione che permette ai nuclei di esistere. Come farebbero
altrimenti tanti protoni nei nuclei a stare legati, a dispetto della
repulsione elettrostatica che dovrebbero subire ?
La teoria che
descrive tutto ciò è quella della
cromodinamica quantistica, che si
fonda sull'esistenza dei 6 tipi di quark, ciascuno dei quali
possiede tre cosiddette "cariche di colore", che interagiscono
proprio attraverso la forza forte.
Ogni forza ha un suo mediatore e sono elencati nella seguente
tabella assieme alle particelle soggette alle varie forze:
|
Interazioni -Forze
|
Mediatori |
Particelle/materia
soggette alla "forza" |
|
Forte |
Gluoni |
Quark |
|
Elettromagnetica |
Fotoni |
Quark, Elettroni |
|
Debole |
Astenoni |
Quark, Elettroni, Neutrini |
|
Gravitazionale |
Gravitoni |
Quark, Elettroni, Neutrini |
I
mediatori di queste forze vengono chiamati
Bosoni di Gauge e si è
dimostrato che in condizioni di alta energia le distinzioni tra le
forze spariscono e i vari tipi di bosoni diventano uguali
(unificazione delle forze).
Ovviamente queste
forze sono quelle per ora note alla scienza
ufficiale, ma potrebbero esserci delle
sorprese...