De fyra krafterna!!
och
standardmodellen
De fyra krafterna
Gravitationskraften
Elektromagnetiska kraften
Starka kraften
Svaga kraften
Gravitationskraften
• En attraherande kraft mellan alla massor
• Gravitationslagen
m m
F G
1
r
2
2
formulerades av Isaac Newton (1642-1727)
• Förklarar universums utseende, planeters rörelser,
varför en sten faller nedåt (tyngdkraften!)
(en ganska ”svag” kraft)
Elektromagnetiska kraften
• Elektriska laddningar påverkar varandra med
attraherande eller repellerande krafter
t.ex Coulombkrafter enl:
Q1 Q2
F k
r
2
• Magnetiska föremål påverkar varandra
• Elektriska laddningar i rörelse påverkar varandra
med både elektriska krafter och magnetiska krafter
vilket ger att krafterna sammanfattas som
elektromagnetiska!
• Förklarar många vardagliga krafter, t.ex varför vi
inte faller genom golvet!!!
(en ganska stark kraft)
Starka kraften
• Kraft som håller ihop atomkärnor.
• Om den inte fanns så skulle de positiva protonerna
inte kunna finnas tätt packade i atomkärnan p.g.a.
den repellerande Coulombkraften
• Har dock väldigt kort räckvidd och har ingen
större inverkan på partiklar som inte befinner sig
tätt-tätt intill.
(en MYCKET stark kraft)
Svaga kraften
• Behövs för att förklara vissa omvandlingar
av partiklar
• t.e.x när en neutron omvandlas till proton,
elektron och en neutrino.
e-
n
p
Hur förklarar vi växelverkan
(krafter) mellan olika objekt ??
Den moderna fysiken förklarar
all slags kraftverkan med
hjälp av s.k. utbytespartiklar.
Enkel princip modell.
(bildkälla: ”De fyra krafterna”, Alphonce m.fl, Natur och kultur, 1996)
Växelverkan
Stark
Elektromagnetisk
Svag
Gravitation
Förmedlarpartiklar
Gluon
Foton
Vektorbosoner
Graviton (?)
Datorsimulering
atomkärna med ”gluoner”
(bildkälla: ”De fyra krafterna”, Alphonce m.fl, Natur och kultur, 1996)
Exempel på växelverkan
e
γ
e
Elektromagnetisk kraft mellan elektroner,
förmedlas av foton
Standardmodellen
Materiepartiklar
• Kvarkar ( 6 st)
(bygger upp hadroner)
• Leptoner (6 st)
(elementarpartiklar)
•
•
•
•
Förmedlarpartiklar
Gluon
(masslös)
W+,W-,Z0 (80-91GeV)
Foton
(masslös)
Graviton? (masslös)
Materiepartiklar
• Det finns hundratals olika hadroner som är
uppbyggda av kvarkar, ”viktigast” är
protonen och neutronen.
• ”Viktigaste” leptoner är elektronen och
neutrinon.
• Alla partiklar har dessutom sina antipartiklar,
t.ex. positron, antiproton
• Bildar tillsammans 3 familjer.
Familj 1
Familj 2
Familj 3
u
c
t
d
e
s
b
Kvarkar
Leptoner
up, down, charm,
neutrino, elektron, myonneutrino, myon, tauneutrino, tauonen
strange, top, beauty
Familj 1 bygger upp den materia som finns runt oss.
vid Big-bang var dock alla familjer lika viktiga.
Exempel på
partikelsammansättning
Neutron
u = +2/3 e
u
d
d = -1/3 e
d
Kvarkbild av växelverkan
e
w
n
d
u
d
Betasönderfall: n p e
förmedlas av vektorboson, W
ν
u
u
d
p
Återstående frågor
•
•
•
•
•
•
Higgspartikeln
Gravitonen/gravitationsvågor
Supersträngar
Fler rumsdimensioner
Mörk materia
m.m. m.m
