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By Filippo Brunelli

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Forze fondamentali



Sappiamo che nell'universo agiscono quattro tipi di forze : la forza gravitazionale, la forza elettromagnetica, la forza nucleare debole e la forza nucleare forte. 

La forza di gravità
La forza di gravità è stata la prima ad essere identificata dai fisici. La legge di gravitazione, formulata nel 1860 da Newton, stabilisce che due masse si attraggono con una forza proporzionale al prodotto delle masse e inversamente proporzionale al quadrato della distanza. All'inizio del XX Secolo è stato chiarito che la forza di gravità ha un effetto anche sui fotoni, a tal punto che intere galassie possono agire da lenti gravitazional e curvare i raggi luminosi o le onde radio (fenomeno osservato nel 1979). Sebbene la gravità agisca su ogni corpo, il suo effetto nella fisica delle particelle è trascurabile, poiché la sua intensità è trascurabile rispetto a quella delle altre interazioni. 
Molte delle sue proprietà rimangono tuttavia ancora misteriose: il suo ruolo nella teoria quantistica, l'esistenza di un portatore di tale forza (il gravitone), il comportamento dei buchi neri, ecc.

La forza elettromagnetica 
La forza tra cariche elettriche stazionarie venne stabilita circa un secolo dopo quella gravitazionale, ad opera di Coulomb; essa presenta delle analogie con quest'ultima, anche se può essere sia attrattiva che repulsiva. L'altro aspetto della forza elettromagnetica è la forza tra cariche in moto. Gli aspetti elettrici e magnetici della forza elettromagnetica sono stati sintetizzati nella fisica classica nelle equazioni di Maxwell. La forza elettromagnetica influenza la vita quotidiana, in quanto il legame tra atomi, molecole e lo stesso legame tra nucleo ed elettroni nell'atomo è di natura elettromagnetica.

La forza debole
L'interazione debole è responsabile di diversi fenomeni, tra cui il decadimento beta (ad esempio la trasformazione di un neutrone in un protone). Il range di azione dell'interazione debole è estremamente ridotto, anche rispetto a quello, già piccolo, dell'interazione nucleare forte. La teoria dell'interazione debole, inizialmente affrontata da Fermi negli anni '30, ha subìto diverse modifiche, e in anni recenti (1960-1970) è stata formulata una teoria che unifica l'interazione debole e quella elettromagnetica nella cosidetta interazione elettro-debole, mediata dalle particelle W*, W- e Z0 (bosoni vettori), osservati per la prima volta al CERN nel 1982.

La forza nucleare forte 
La forza nucleare forte è una forza attrattiva a corto range tra i nucleoni. Questa forza è responsabile della stabilità nucleare e dei processi di creazione di altre particelle nelle collisioni nucleari. Essa ha influenza su molte delle particelle nucleari, ad eccezione dell'elettrone, del muone, del neutrino e dei portatori della forza elettrodebole. Molti aspetti della forza forte sono ancora oggetto di indagine; ad esempio non è chiaro se essa agisca lungo la congiungente le due particelle in interazione, il ruolo di un terzo corpo in presenza dei primi due, ecc.

La forza elettromagnetica e la forza nucleare debole sono in effetti due manifestazione della stessa forza: la forza elettrodebole.
Tutti i fenomeni noti sono spiegabili in quanto manifestazioni di queste forze (o almeno dovrebbero).
Lo sforzo attuale dei fisici è quello di unificare tutte le forze in una sola forza, cioè di dimostrare che tutte le forze presenti in natura, anche se appaiono diverse, in effetti sono manifestazioni di una sola forza.
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