As interações fundamentais da natureza são: gravitacional, eletromagnética, interação fraca e interação forte. São elas as responsáveis pela existência de tudo que conhecemos.
A interação entre as partículas que compõem o nosso mundo pode ocorrer basicamente de quatro formas, são elas: gravitacional, eletromagnética, interação fraca e interação forte. Elas são consideradas fundamentais porque podem agir de forma independente umas das outras e conseguem explicar as interações entre os componentes da natureza na menor escala possível.
Por apresentarem essas características, elas são também chamadas de interações fundamentais da natureza. Vejamos agora do que se trata cada uma delas.
Interação eletromagnética
Quando a interação entre partículas ocorre em razão da existência de cargas elétricas, dizemos que se trata da interação eletromagnética. Nesse caso, a interação ocorre por meio da troca de fótons, que são emitidos por uma partícula e rapidamente absorvidos por outra. Esse tipo de interação pode ser atrativo ou repulsivo, manifestando-se tanto em escalas microscópicas como macroscópicas.
Podemos encontrar os efeitos da interação eletromagnética em vários fenômenos do nosso cotidiano, como é o caso da emissão de raios X e da transmissão de sinais eletromagnéticos que ocorrem nas redes de telefonia e de internet.
A primeira formulação da teoria eletromagnética foi feita por James Clerck Maxwell, ainda seguindo os preceitos da Física Clássica. Anos mais tarde ela foi unificada com a Física Quântica, formando uma nova área de estudo, a Eletrodinâmica Quântica.
Interação gravitacional
A força de atração entre os corpos que ocorre em virtude da existência de massa é denominada interação gravitacional. Ela explica, por exemplo, por que ficamos presos à superfície da Terra e por que a Terra gira em torno do Sol. Todavia, ela é a interação fundamental que apresenta menor intensidade.
O primeiro cientista a dar uma explicação consistente sobre a gravitação foi Isaac Newton ao desenvolver sua teoria da gravitação universal. Séculos mais tarde ela foi generalizada e incluída na Teoria da Relatividade Geral de Einstein. O grande desafio agora é unificá-la com a Mecânica Quântica e criar a Teoria Quântica da Gravitação, o que vem envolvendo esforços de físicos em todo o mundo.
Interação fraca
A interação fraca é a teoria que explica o decaimento radioativo das partículas, tais como a alfa, beta e gama. Trata-se de uma teoria formulada apenas pela Física Quântica, não havendo interpretações na Física Clássica.
Um ponto importante a ser destacado sobre essa interação é que ela pode ser tratada de forma semelhante à interação eletromagnética. A diferença entre elas é que, enquanto a partícula mensageira do eletromagnetismo é o fóton, na interação nuclear fraca, são as partículas W e Z.
A semelhança entre as duas interações origina a teoria da interação eletrofraca, que entende o eletromagnetismo e a interação fraca como uma única interação, apresentando apenas aspectos diferentes.
Interação forte
A interação forte, também chamada de força nuclear, é a responsável por manter os prótons unidos ao núcleo dos átomos. De acordo com a teoria da eletricidade, quando duas partículas possuem cargas elétricas iguais, elas repelem-se. Se não houvesse a interação forte, a repulsão entre os prótons causaria a destruição do átomo. A interação nuclear entre os prótons prevalece sobre a interação elétrica, mantendo os prótons unidos e dando estabilidade ao átomo.
O primeiro a descrever essa teoria foi Yukawa, em 1934, mas foi somente a partir da década de 1970, com o surgimento da cromodinâmica, que uma teoria foi capaz de explicar essa interação.
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