Lực cơ bản

Lực cơ bản là các loại lực của tự nhiên mà tất cả mọi lực, khi xét chi tiết, đều quy về các loại lực này. Trong cơ học cổ điển, lực cơ bản là các lực không bao giờ biến mất dưới phép biến đổi hệ quy chiếu. Trong cơ học cổ điển cũng tồn tại lực quán tính không thể quy về các lực cơ bản. Tuy nhiên loại lực này được coi là "lực ảo", do luôn tìm được hệ quy chiếu mà lực này biến mất (gọi là hệ quy chiếu quán tính). Mô hình vật...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Lực cơ bản Lực cơ bảnLực cơ bản là các loại lực của tự nhiên mà tất cả mọi lực, khi xét chi tiết, đều quy về cácloại lực này.Trong cơ học cổ điển, lực cơ bản là các lực không bao giờ biến mất dưới phép biến đổi hệquy chiếu. Trong cơ học cổ điển cũng tồn tại lực quán tính không thể quy về các lực cơbản. Tuy nhiên loại lực này được coi là lực ảo, do luôn tìm được hệ quy chiếu mà lựcnày biến mất (gọi là hệ quy chiếu quán tính).Mô hình vật lý hiện đại cho thấy có bốn loại lực cơ bản trong tự nhiên: lực hấp dẫn, lựcđiện từ, lực tương tác mạnh và lực tương tác yếu.Trong cuộc sống hằng ngày, các lực mà chúng ta hay bắt gặp đều chủ yếu có nguồn gốctừ lực điện từ; ngoại trừ lực hấp dẫn từ Trái Đất. Ví dụ như các lực khi có va chạm cơ họcgiữa các vật thể thông dụng đều quy về lực tương tác giữa các phân tử hay nguyên tử, cụthể là lực điện từ giữa hạt nhân và electron của chúng. Lực cơ học này bao gồm phản lựcgiữa các vật rắn, lực đẩy Acsimét trong các chất lỏng và chất khí, lực ma sát giữa các bềmặt, lực nâng cánh máy bay trong khí động lực học, sức căng bề mặt hay các lực điện từthể hiện ở mức độ phân tử. Các phản ứng hóa học cũng được điều khiển bởi lực điện từ,như khi chúng tạo ra lực đẩy trong động cơ đốt trong. Các đồ điện, như động cơ điện,hiển nhiên sử dụng theo phương thức trực tiếp lực điện từ.Lực hấp dẫnLực hấp dẫn là lực yếu nhất trong bốn lực cơ bản của tự nhiên, hình thành ở thang đo lớn,hay thang thiên văn học. Lực hấp dẫn giữa hai vật có khối lượng là m1 và m2, có kíchthước rất nhỏ so với khoảng cách, r, giữa chúng, được tính theo định luật vạn vật hấp dẫnNewton:với G ≈ 6,67 x 10-11 N m2/kg2 và được gọi là hằng số hấp dẫn.Lực hấp dẫn luôn luôn là lực hút và xảy ra ở đường nối tâm của 2 vật với nhau. Lực hấpdẫn của hai vật có độ lớn bằng nhau nhưng ngược hướng nhau, tuân theo đúng định luậtthứ 3 của Newton. Theo các nhà vật lý hạt thì có một hạt mang tên là graviton, hay hạttruyền tương tác của lực hấp dẫn.Lực hấp dẫn có dạng gần giống với lực Coulomb áp dụng cho các điện tích, vì chúng đềutuân theo luật nghịch đảo bình phương khoảng cách. Điều này đã gợi ra cho AlbertEinstein những ý tưởng đầu tiên về việc thống nhất lực hấp dẫn và lực điện từ; tuy nhiênkết quả đã không thành công. Về sau, ở thập niên 1960, người ta đã thống nhất được 3lực còn lại, được biểu diễn ở trong điện-yếu thống nhất (electroweak unification), đây làsự kết hợp của lực điện từ, lực tương tác mạnh và lực tương tác yếu vào làm một.Ngày nay, các nhà vật lý nhận thấy rằng lực hấp dẫn và lực điện từ có một điểm chung vàcả hai đều xuất hiện bởi sự có mặt của các hạt truyền tương tác với khối lượng bằng 0.Điều này mở những hướng nghiên cứu mới để thống nhất 4 lực của tự nhiên vào mộtdạng duy nhất.Lực điện từLực điện từ là một trong bốn lực cơ bản của tự nhiên. Nó cũng là sự kết hợp của lực điện(còn gọi là lực Coulomb với các điện tích điểm đứng yên) và lực từ (sinh ra bởi các hạtmang điện tích khi di chuyển). Về cơ bản, cả lực điện và lực từ đều được miêu tả dướidạng một lực truyền với sự có mặt của hạt truyền tương tác là quang tử.Quá trình lượng tử hóa lực điện từ được miêu tả trong thuyết điện động lực học lượng tử,hay còn gọi là thuyết QED. Lực điện từ là một lực có biên độ vô hạn, nó tuân thủ theoluật nghịch đảo bình phương khoảng cách giống như lực hấp dẫn.Lực điện từ tồn tại giữa các hạt mang điện tích như electron hay quark, và có độ lớnkhoảng 1042 lần so với lực hấp dẫn. Có hai loại điện tích là điện tích âm và điện tíchdương, hai hạt cùng điện tích sẽ đẩy nhau và ngược điện tích sẽ hút nhau. Trái đất, mặttrời, các hành tinh... chứa cùng một lượng hạt điện tích âm và điện tích dương, do đóchúng trung hoà và không có lực điện từ.Lực điện từ giữa electron và proton là lý do để cho electron nằm trên quỹ đạo của hạtnhân.Lực tương tác mạnhLực tương tác mạnh là một trong bốn lực cơ bản của tự nhiên. Lực này giữ các thànhphần của hạt nhân của nguyên tử lại với nhau, chống lại lực đẩy rất lớn giữa các proton.Lực này được chia làm hai thành phần, lực mạnh cơ bản và lực mạnh dư. Lực tương tácmạnh ảnh hưởng bởi các hạt quark, phản quark và gluon, cũng như các boson truyềntương tác của chúng. Thành phần cơ bản giữ các quark lại với nhau để hình thành cáchadron như proton và neutron. Thành phần dư giữ các hadron lại trong hạt nhân của mộtnguyên tử. Ở đây còn có một hạt gián tiếp là bosonic hadron, hay còn gọi là meson.Theo thuyết sắc động lực học lượng tử, mỗi quark mang trong mình điện tích màu, ở mộttrong 3 dạng đỏ, xanh lam hoặc xanh lơ. Đó chỉ là những tên, hoàn toàn không liênhệ gì với màu thực tế. Đối quark là các hạt như đối đỏ, đối xanh lam, đối xanh lơ.Cùng màu đẩy nhau, trái màu hút nhau. Lực hút giữa hạt màu và hạt đối màu của nó là rấtmạnh. Các hạt chỉ tồn tại nếu như tổng màu của chúng là trung hòa, nghĩa là chúng có thểhoặc được kết hợp với đối đỏ, đối xanh lam và đối xanh ...