四大基本力即自然界的4種基本力強核力（Strong nuclear force）、弱核力（weak nuclear force）、電磁力（electromagnetic force）以及引力（gravitation），可以通過場統一。
基本介紹
- 中文名：4大基本力
- 外文名：four fundamental force
- 強核力：作用於強子之間的力
- 弱核力：放射性原子核或自由中子衰變的力
- 電磁力：電荷、電流在電磁場中所受力
- 引力：所有物質，之間互相存在的吸引力
簡介,強核力,弱核力,電磁力,引力,
簡介
強核力
又稱強相互作用力，簡稱強力。
強核力是作用於強子之間的力，是目前所知的四種宇宙間基本作用力最強的，也是作用距離第二短的（大約在 10^(-15)～10^(-10) m 範圍內）。最早研究的強相互作用是核子（質子或中子）之間的核力，它是使核子結合成原子核的作用。自1947年發現與核子作用的π介子以後,實驗陸續發現了幾百種有強相互作用的粒子，這些粒子統稱為強子。 它將質子和中子中的夸克束縛在一起，並將原子中的質子和中子束縛在一起。一般認為，稱為膠子的另一種自旋為1的粒子攜帶強作用力。它只能與自身以及與夸克相互作用。強核力具有一種稱為禁閉的古怪性質：它總是把粒子束縛成不帶顏色的結合體。由於夸克有顏色（紅、綠或藍），人們不能得到單獨的夸克。反之，一個紅夸克必須用一串膠子和一個綠夸克以及一個藍夸克聯結在一起（紅+綠+藍=白）。這樣的三胞胎構成了質子或中子。其他的可能性是由一個夸克和一個反夸克組成的對（紅+反紅，或綠+反綠，或藍+反藍=白）。這樣的結合構成稱為介子的粒子。介子是不穩定的，因為夸克和反夸克會互相湮滅而產生電子和其他粒子。類似地，由於膠子也有顏色，色禁閉使得人們不可能得到單獨的膠子。相反地，人們所能得到的膠子的團，其迭加起來的顏色必須是白的。這樣的團形成了稱為膠球的不穩定粒子。 最早認識到的質子、中子間的核力屬於強核力作用，是質子、中子結合成原子核的作用力，後來進一步認識到強子是由夸克組成的，強作用是夸克之間的相互作用力。強作用最強，也是一 種短程力。其理論是量子色動力學，強作用是一種色相互作用，具有色荷的夸克所具有的相互作用，色荷通過交換8種膠子而相互作用，在能量不是非常高的情況下， 強相互作用的媒介粒子是介子。強作用具有最強的對稱性，遵從的守恆定律最多。強作用引起的粒子衰變稱為強衰變，強衰變粒子的平均壽命最短，為10-20～10-24s，強衰變粒子稱為不穩定粒子或共振態。 強相互作用的理論是量子色動力學(QCD).帶電粒子之間有電磁相互作用,帶色荷的粒子之間有強相互作用.兩個中性原子之間沒有相互作用,靠近電子云重疊出現作用力稱為范德瓦爾斯力,出現強相互作用強子之間的力程都很短。
弱核力
它負責放射性現象，並只作用於自旋為1/2的物質粒子， 而對諸如光子、引力子等自旋為0、1或2的粒子不起作用。直到1967年倫敦帝國學院的阿伯達斯·薩拉姆和哈佛的史蒂芬·溫伯格提出了弱作用和電磁作用的統一理論後， 弱作用才被很好地理解。此舉在物理學界所引起的震動，可與100年前麥克斯韋統一了電學和磁學並駕齊驅。溫伯格——薩拉姆理論認為，除了光子，還存在其他3個自旋為1的被統稱作重矢量玻色子的粒子， 它們攜帶弱力。它們叫W+（W正）、W－（W負）和Z0（Z零），每一個具有大約100吉電子伏的質量（1吉電子伏為10億電子伏）。上述理論展現了稱作自發對稱破缺的性質。它表明在低能量下一些看起來完全不同的粒子，事實上只是同一類型粒子的不同狀態。 在高能量下所有這些粒子都有相的行為。這個效應和輪賭盤上的輪賭球的行為相類似。在高能量下（當這輪子轉得很快時），這球的行為基本上只有一個方式——即不斷地滾動著；但是當輪子慢下來時，球的能量就減少了，最終球就陷到輪子上的37個槽中的一個裡面去。換言之，在低能下球可以存在於37個不同的狀態。如果由於某種原因，我們只能在低能下觀察球，我們就會認為存在37種不同類型的球！
在溫伯格——薩拉姆理論中， 當能量遠遠超過100吉電子伏時，這三種新粒子和光子都以相似的行為方式行為。但是，大部份正常情況下粒子能量要比這低，粒子之間的對稱被破壞了。W+、W－和Z0得到了大的質量，使之攜帶的力變成非常短程。薩拉姆和溫伯格提出此理論時，很少人相信他們，因為還無法將粒子加速到足以達到產生實的W+、W－和Z0粒子所需的一百吉電子伏的能量。但在此後的十幾年裡，在低能量下這個理論的其他預言和實驗符合得這樣好，以至於他們和也在哈佛的謝爾登格拉肖一起被授予1979年的物理諾貝爾獎。格拉肖提出過一個類似的統一電磁和弱作用的理論。由於1983年在CERN（歐洲核子研究中心）發現了具有被正確預言的質量和其他性質的光子的三個帶質量的伴侶，使得諾貝爾委員會避免了犯錯誤的難堪。領導幾百名物理學家作出此發現的卡拉·魯比亞和開發了被使用的反物質儲藏系統的CERN工程師西蒙·范德·米爾分享了1984年的諾貝爾獎。（除非你已經是巔峰人物，當今要在實驗物理學上留下痕跡極其困難！）
電磁力
電荷、電流在電磁場中所受力的總稱。也有稱載流導體在磁場中受的力為電磁力，而稱靜止電荷在靜 電場中受的力為靜電力。電工中所關注的電介質在電磁場中受到的有質動力也是電磁力。電機中起主要作用的力通常是磁場作用在鐵質電樞上的有質動力，而不是載流導體上受的力。電樞上受的有質動力可以運用虛位移方法由外源供能、場能、機械功的平衡式導出。
