Evren ve doğadaki temel kuvvetler nelerdir? 4 temel kuvvet sıralaması nasıldır?
Günlük hayatımızda pek çok kuvvet çeşidi ile karşılaşırız. Bu kuvvetler arasında 4 tanesi, evden ve doğanın temelini oluşturur. Peki evren ve doğadaki temel kuvvetler nelerdir? 4 temel kuvvet sıralaması nasıldır?
Pek çok kuvvet çeşidiyle günlük hayatımızda karşılaşmaktayız. Bunlara sürtünme kuvveti, elektrostatik kuvvetler, manyetik kuvvetler gibi örnekler verebiliriz. Bu kuvvetler makroskobik yani büyük boyutlardaki cisimlerin birbirleriyle etkileşiminde görülmektedir. Yürürken, ayaklarımızla yer arasındaki sürtünme kuvveti hareketimize yardım eder. Makroskobik boyutlarda yer alan kuvvetler, temelde iki gruba dahil edilebilir.
Bunların yanı sıra mikroskobik yani çok küçük boyutlarda evrende yer alan kuvvetler de mevcuttur.
Bunlar da:
Zayıf nükleer ve nükleer kuvvetlerdir.
Kütle çekim kuvveti: Issac Newton doğada bulunan cisimlerin birbirlerini belirli ölçülerde çektiğini bulmuştur. Cisimlerin kütleleri sebebiyle aralarında oluşan bu kuvvete kütle çekim kuvveti adı verilir. Doğada bulunan en zayıf kuvvet kütle çekim kuvvetidir; yerçekimi kuvveti, kütle çekim kuvvetidir.
Elektromanyetik kuvvet: Cisimler arasında, elektrik yükleri sebebiyle bir kuvvet oluşur. Buna elektromanyetik kuvvet denir. Bu cisimler aynı tür yükle yüklenmişlerse, aralarında itme kuvveti oluşur, farklı türden yüklü cisimlerse birbirlerini çekerler. Coulomb kanunundan verilen bağlantı ile hesaplanırlar.
Zayıf nükleer kuvvetler ise, atomik boyutlarda söz konusudur, atomların kararsızlığından sorumlu kuvvetler olup, nükleer bozulmalarda görülürler.
Şiddetli nükleer kuvvetler: Yine zayıf nükleer kuvvetlerdeki gibi çok küçük boyutlarda rastlanan kuvvetler olup, atom çekirdeğindeki proton ve nötronların bir arada durmasını sağlarlar. Temel kuvvetlerden en şiddetlisi olan şiddetli nükleer kuvvetler çok çok kısa mesafelerde etkisini gösterebilirler.
Temel kuvvetler olmasaydı, evrende daha basit bir evren modeli gerektirirdi; yani galaksi, yıldız ve gezegenler oluşamazdı. Biyoloji, yani yaşam olmazdı, bunu sağlayacak kimyasal yapılar da olmazdı. Kısacası 4 temel kuvvet, evrenin bugünkü halinde olmasında büyük öneme sahiptir.
Elektromanyetik kuvvet (+) ve (-) yüklü parçacıklar arasında olan elektromanyetik kuvveti, bilim insanları daha atomu bulmadan önce, 18. Yüzyılda etkilerini görüp araştırmaya başlamışlardı.
1785’de Charles Coulomb yükler arasındaki etkileşimi fiziğe kazandırmış, ünlü Coulomb yasaları 1819’da Danimarkalı fizikçi Hans Oersted elektrik akımının manyetik alan oluşturduğunu keşfetmiştir.
1839’da da İngiliz fizikçi Michael Faraday manyetizmayı kullanarak elektrik üretilebileceğini bulmuştur. 1860’da İskoç fizikçi James Clerk Maxwell elektrik ve manyetizma ilişkisini gösteren denklemlerini ortaya koymuş, son olarak 1862’de de Hollandalı fizikçi Hendrik Lorentz elektromanyetik alandaki yüklü bir parçacığa etki eden kuvveti hesaplamıştır. Tüm bu yasalar, elektromanyetik etkileşimi göstermiş, ancak işleyiş sistematiğini açıklayamamıştır. 20. Yüzyılın başlarında atom altı dünyayı araştırmaya başlayan fizikçiler elektromanyetik kuvvetin parçacıklarla de etkileşimini görmeye başlayıp; protonların, elektronları atomların yörüngesinde
Tuttuğunu, atomun elektronunun başka bir atom çekirdeğinin etkileşimine girdiğinde atomların birbirleriyle bağ kurduğunu (kovalent bağ, iyonik bağ) anladılar.
Hem atomik seviyede, hem sonsuz uzaklıklarda etkisinin görülebildiği bu kuvvetin fatonlar aracılığıyla taşındığını düşünen bilim insanları, elektromanyetik etkileşimin atomik seviyede, yani kuantum fiziğinde nasıl etkileşim gösterdiğini açıklayıp yeni bir fizik alanı doğması sağlandı.
Güçlü nükleer kuvvet 1935’de Japon fizikçi Hideki Yukawa proton ve nötronların birbirleriyle etkileşimini açıklamak için, bir parçacığın proton ve nötron arasındaki güç iletişimi vazifesi görüp, parçacıkların bu şekilde birbiriyle etkileşime girdiklerini açıklayan bir makale ile, 1949’da Nobel Fizik Ödülü’nü almıştır.
Güçlü nükleer kuvvet, atom çekirdeğinde aynı yükte oldukları için birbirlerini itmeleri gereken protonların bağlanıp bir arada ve oldukça yakın bir biçimde durabilmelerini de sağlar. Atomu nükleer fizyonla parçaladığımızda, protonları birbirimizden ayırmayı başardığımızda enerji olarak salınıyor.
