そもそも相互作用力が重力と電磁気力(ここら辺までは皆さんご存知かと)と強い力(陽子や中性子などを構成するクォークをつなぎ止める力。これのおかげで陽子や中性子は安定に存在できます)と弱い力(電気的に中性の中性子と+チャージを持つ陽子を引き付ける力。これがあるから原子核はバラバラにならなくて済んでます)の4つである。しかし何故4つじゃないといけないのか?1つではいけないのか?という根本的な疑問から始まった壮大なゴールが超統一理論(別名 万物の理論)。それは切手に描かれているように、ビッグバン直後の宇宙が高エネルギー状態の時は一つの力として生じたのが、宇宙が広がり低エネルギーになるに伴い一つづつ分岐していき現在4つになったという物。ただし、まだこの理論は未完成で統一的な理論はできておらず、究極の目標となっている。(最も有力視されているのは超弦理論 その元となる弦理論を提唱した南部陽一郎は2008年ノーベル物理学賞受賞)
ここで4つの相互作用を俯瞰するとこうなります
背景には相互作用力の統一を最初期に試みたアインシュタインが描かれている。
力 | 相対的な強さ | 影響範囲(m) | 力を伝達する粒子 |
---|---|---|---|
強い相互作用 | 1040 | 10-15 | グルーオン |
電磁気相互作用 | 1038 | 無限大* | 光子(フォトン) |
弱い相互作用 | 1015 | 10-18 | ウィークボゾン |
重力相互作用 | 100 | 無限大* | 重力子(グラビトン) |