כל מה שרצית לדעת על כוחות היסוד:
כוח יסוד (או תגובת יסוד) הוא מנגנון לפיו חלקיקים מגיבים האחד עם השני, בצורה שאינה מוסברת על ידי כוח בסיסי יותר.
כל תופעה פיזיקלית בסיסית, החל בהתנגשות גלקסיות וכלה בתנועת קווארקים בפרוטון, יכולה להיות מוסברת באמצעות מנגנון זה.
בגלל החשיבות הבסיסית של מנגנון זה, הבנת כוחות היסוד מעסיקה פיזיקאים כבר למעלה מיובל.
הפיזיקה המודרנית מונה ארבעה כוחות יסוד: כוח הכבידה, הכוח האלקטרו-מגנטי, הכוח הגרעיני החזק והכוח הגרעיני החלש.
עוצמתם והתנהגותם היא מאוד מגוונת, כפי שניתן לראות בטבלה שלהלן.
אף על פי כן, כיום, רבים סבורים כי חלק מהכוחות האלו הם למעשה צורת התגלמות שונה של כוח אחד בסיסי יותר.
כך לדוגמה, בעבר, הכוח החשמלי והכוח המגנטי נחשבו לכוחות נפרדים, וכעת נתפסים כשני היבטים של כוח יחיד – הכוח האלקטרומגנטי.
כיום, התגלה כי הכוח האלקטרומגנטי והכוח הגרעיני החלש, הם למעשה שני היבטים של הכוח האלקטרו-חלש.
כוחות אלו "מתאחדים" רק בתגובות אנרגטיות יותר (הנוצרות למשל במאיצי-חלקיקים), ובאנרגיה נמוכה – נדמים ככוחות נפרדים.
תאוריה בשם התאוריה המאוחדת הגדולה מנסה לאחד את הכוח האלקטרו-חלש עם הכוח הגרעיני החזק, אולם היא עדיין אינה עומדת במבחן הניסוי.
ובאשר לכוח הכבידה, הניסיון לאחד אותו עם שלושת הכוחות האחרים מציב עד עתה אתגרים רבים.
התורה אשר תאחד את כוח הכבידה עם כוחות קוואנטום עדיין לא פותחה, אולם היא מכונה תורת כבידה קוונטית.
כוח
תורה נוכחי
בוזוני כיול
כוח יחסי (בקירוב)
טווח (במטרים)
חזק
כרומודינמיקה קוונטית (QCD)
גלואון
1038
10-15
אלקטרומגנטי
אלקטרודינמיקה קוונטית (QED)
פוטון
1036
אינסופי
חלש
התורה האלקטרו-חלשה
בוזוני W ו-Z
1025
10-18
כוח הכבידה
תורת היחסות הכללית
גרביטון
1
אינסופי
לא ניתן לתאר את אופן הפעולה של כוחות היסוד באותם מונחים המשמשים את הפיזיקה הקלאסית של אייזק ניוטון (ומסיבה זו, לרוב מכנים אותם תגובות יסוד ולא כוחות יסוד).
התפיסה המודרנית של מכניקת קוואנטום גורסת כי שלושת כוחות היסוד (מלבד כבידה), פועלים בצורה הבאה: חלקיקי חומר (פרמיונים) לא מגיבים אחד עם השני ישירות.
הם נושאים מטען כלשהו (כגון מטען חשמלי), ומחליפים ביניהם חלקיקים וירטואלים (הנקראים בוזוני כיול או בוזוני כוח), אשר למעשה נושאים את הכוח בין החלקים.
במילים אחרות, חלקיקים אלמנטריים מפעילים כוחות אחד על השני באמצעות בוזוני כיול אשר הם מעבירים ביניהם.
כך למשל, פוטונים הם החלקיקים אשר נושאים את הכוח בין חלקיקים הטעונים במטען חשמלי, וגורמים להם להימשך או להידחות אחד מן השני.