Natuurkrachten

Natuurkrachten, ook wel fundamentele krachten genoemd, zijn de basale interacties die de wisselwerking tussen materie en energie bepalen op het kleinste niveau. In de hedendaagse natuurkunde worden doorgaans vier fundamentele interacties onderscheiden: zwaartekracht, elektromagnetisme, de sterke kernkracht en de zwakke kernkracht.

Zwaartekracht is de aantrekkingskracht tussen massa’s. Ze heeft een oneindig bereik en is op macroniveau dominant voor de structuur van sterren, planeten en ruime kosmische systemen. Op subatomaire schaal is zwaartekracht extreem zwak in vergelijking met de andere krachten. In de algemene relativiteit wordt zwaartekracht beschreven als de kromming van ruimtetijd door massa en energie; een quantummechanische beschrijving is nog niet algemeen geaccepteerd.

Elektromagnetisme beschrijft interacties tussen elektrische ladingen en magnetische velden. Het wordt gemodelleerd door de quantumelectrodynamica en wordt gedragen door het foton. Elektromagnetische krachten zijn verantwoordelijk voor chemische binding, chemische reacties en elektromagnetische straling, waaronder licht.

Sterke kernkracht bindt quarks tot protonen en neutronen en houdt atoomkernen bij elkaar. Deze kracht werkt via uitwisseling van gluonen en heeft een zeer kort bereik maar een enorm krachtig effect op subatomaire afstanden.

Zwakke kernkracht is betrokken bij radioactief verval en sommige kernprocessen in sterren. Het wordt overgedragen door de W± en Z0 bosonen en heeft eveneens een kort bereik. Het speelt een cruciale rol in kernveranderingen en nucleaire reacties.

In de moderne theorieën worden drie krachten beschreven door gauge-theorieën, terwijl zwaartekracht door de algemene relativiteit wordt beschreven; een volledig verenigde quantumtheorie van alle vier krachten ontbreekt.