🕒 4 min
Kad čujete riječi Ratovi zvijezda, ime jedne od najpopularnijih franšiza u povijesti, moguće je da vam među prvim stvarima na pamet padne i riječ „Sila“. Za one grešnike kojima je saga Ratova zvijezda ipak sasvim nepoznata, Sila je energetsko polje koje izvire iz sveg života i spaja sve u svemiru. Cool, zar ne? A što kad bih vam rekla da aktualna teorija našeg svemira sve postojeće sile objašnjava preko četiriju fundamentalnih sila? Standardni model će vas iznenaditi!
Za razliku od naših četiriju sila, Sila u Ratovima zvijezda postoji u tek dvama oblicima: Kozmička i Živuća sila. Kozmička sila odgovorna je za držanje galaksije na okupu, a – kao što se dalo zaključiti iz naziva – Živuća sila predstavljala je manifestaciju sve životne energije u svemiru. Međutim, nisu svi osjetljivi na nju – tek neki rijetki ljudi, poput naših junaka Leiae i Lukea, mogli su osjetiti velike poremećaje u Sili.
Kako bismo razumjeli kako naš svemir funkcionira, moramo prvo pojasniti kako se ponašaju njegove osnovne gradivne jedinice – fundamentalne čestice. U Ratovima zvijezda, sve što postoji klasificira se prema svojem „spinu“, intrinzičnoj kutnoj količini gibanja – upravo kao i u našem svemiru! Fundamentalne čestice s cjelobrojnim spinom zovemo bozonima. Oni su odgovorni za prijenos sila. Čestice koje, pak, imaju višekratnik ½ za spin zovemo fermionima, a oni su u pravom smislu gradivni materijal svemira. Kombiniranjem fermiona možemo dobiti protone i neutrone, a time i atome, odnosno sve tvari u svemiru.
Standardni model tvrdi da svemirom (ili bar onim njegovim dijelom koji nam je poznat) vladaju četiri sile, redom od jače prema slabijoj: jaka interakcija, elektromagnetska sila, slaba interakcija i gravitacija. Matematički sve te sile opisujemo tzv. poljima: u slučaju prvih triju navedenih sila kvantnim poljima, a u slučaju gravitacije poljem prostorvremena.
Jaku interakciju prenose gluoni. Ona drži posebnu klasu fermiona, kvarkove, na okupu i time tvori hadrone, tj. neutrone i protone. Također je odgovorna za nuklearnu silu koja već formirane hadrone spaja u atomske jezgre.
Slaba interakcija također djeluje na nuklearnoj razini, no njen je zadatak regulacija radioaktivnog raspada. Prenose je W i Z bozoni.
Elektromagnetsku silu reguliraju fotoni, koji bi vam mogli biti poznati kao čestice svjetlosti. EM sila odgovorna je za postojanje električnih i magnetskih polja, što je čini izvorom većine svakodnevnih „sila“, ali isto tako privlačnosti između jezgre atoma i njenih elektrona, vidljive svjetlosti (koja je također elektromagnetski val), kemijskih veza i mnogo toga ostalog. Kao što već znamo, elektromagnetske interakcije jače su od gravitacijskih, no općenito se poništavaju na astronomskim skalama, čime gravitacija postaje dominantna sila.
Dakle, tri od naših četiriju fundamentalnih sila rezultat su izmjena čestica-nosioca sila, odnosno bozona. Čestice tvari međusobno interagiraju izmjenjujući energiju u diskretnim paketićima – bozonima – koji se razlikuju ovisno o tipu interakcije koju predstavljaju.
U Ratovima zvijezda postoje tzv. midiklorijani, koji nekim svojim karakteristikama nalikuju na naše bozone. Midiklorijani su inteligentna mikroskopska bića koja su simbiotski živjela unutar svih čestica. Organizmi dovoljno zasićeni midiklorijanima također su postali osjetljivi na Silu, poput Jedija. Slično kao što su bozoni nužna linija komunikacije između čestica, midiklorijani su povezivali Silu s bićima koja mogu manipulirati njome.
Još uvijek nismo spomenuli posljednju fundamentalnu silu: gravitaciju, silu koja djeluje na sve čestice radi njihove mase (iako i fotoni, premda bezmaseni, osjećaju njen utjecaj). Najslabija je od svih, ali ima beskonačan doseg. Koliko god bila vjerojatno najslavnija fundamentalna sila, osobito među općom populacijom, još uvijek krije jednu tajnu i od najznatiželjnijih fizičara: svoj bozon. Gravitacijski bozon, tzv. „graviton“, postoji tek kao hipoteza – nikad (dosad) nije otkriven.
Standardni model vrlo uspješno objašnjava djelovanje elektromagnetske, slabe i jake interakcije izmjenom njihovih pripadnih bozona među česticama tvari. Međutim, iako se znanstvena zajednica trudi to promijeniti, gravitacija se još ne može uklopiti u taj model. Kvantna fizika, koja se bavi trima silama unutar standardnog modela, i generalna teorija relativnosti, koja objašnjava gravitacijska međudjelovanja, zasad su preteška da bi se stopile unutar jednog okvira. Srećom, na najmanjim je skalama efekt gravitacije sasvim zanemariv – postaje relevantan tek za velike nakupine tvari, na puno većim redovima veličine. Stoga je standardni model izrazito uspješna fizikalna teorija unatoč nevoljkom isključenju jedne fundamentalne sile.
Iako naš svemir nekad možda nije jednako zabavan kao onaj iz Ratova zvijezda, niti može samouvjereno utvrditi zajedničko podrijetlo svih sila, standardni model na putu je da to promijeni. Možda nemamo supermoći majstora Yode, ali možemo se tješiti svojim napretkom u razumijevanju međudjelovanja tvari, kojim smo bliže majstorstvu nego ikad prije.
Ukratko, kako bi napokon ujedinili četiri fundamentalne sile u cjelovitom standardnom modelu, fizičari treniraju kao svojevrsni Jediji – ili bar Padawani – našeg svemira, učeći (ili otkrivajući) kako obuzdati njegove fundamentalne sile.
Neka četiri fundamentalne sile budu s vama! Jeste li uživali? Recite nam u komentarima!