Approfondimenti: Le quatro forze in natura
A energie molto elevate le 4 forze cominciano a unificarsi: la forza debole e quella elettromagnetica si fondono in una sola forza elettrodebole a energie superiori a 100 miliardi di elettronvolt (100 GeV). Tale energia corrisponde alla temperatura dell'universo a circa 10-10 secondi dalla sua formazione.
Dal Big bang: ci si aspetta che la forza forte si fonda con la elettrodebole a circa 1015 GeV in una «teoria di grande unificazione» e che a circa 1019 GeV anche la forza di gravità si unisca alle altre così da essere compresa in una «teoria del tutto».
Le interazioni fra le varie particelle sono regolate da 4 forze fondamentali, ciascuna delle quali ha come portatore un diverso bosone o gruppo di bosoni.
- Il fotone, o quanto di luce, è il portatore della forza elettromagnetica, che agisce tra cariche elettriche;
- il gravitone media la forza gravitazionale, che agisce tra i quark,
- i bosoni vettori intermedi sono i portatori della forza nucleare debole, che è responsabile di alcuni tipi di decadimento nucleare.
- il gluone è il portatore dell'interazione forte, che tiene uniti i componenti dei nuclei
Le 4 forze variano in intensità e raggio d'azione.
La forza forte, anche se è la più potente, agisce solo su una distanza inferiore a 10-13 cm, il diametro di un protone. Tutte le forze sono trasmesse da particelle di forza, i bosoni. Essendo molto debole, la gravità non è stata studiata sperimentalmente dai fisici delle particelle.
Ecco un quadro riassuntivo dei mediatori:
Interazione |
Gravitazionale |
Elettromagnetica |
Debole |
Forte |
| Agisce su | Massa - Energia |
Carica Elettrica |
Carica di sapore |
Carica di colore |
| Particelle soggette | Tutte |
Particelle cariche |
Leptoni - quark |
Quark - Gluoni |
| Particelle Mediatrici | Gravitone (non osservato) |
fotone |
W+, W-, Z0 |
Gluoni |
| Raggio d'azione | infinito |
infinito |
10-16 cm |
10-13 cm |
