ΥΛΗ ΚΑΙ ΔΥΝΑΜΕΙΣ ΣΤΟ ΣΥΜΠΑΝ
Θα ασχοληθούμε με τον μικρόκοσμο, δηλ. με τη μικροσκοπική δομή της ύλης. Θ’ αναζητήσουμε δηλ. τους δομικούς λίθους της ύλης και επομένως και του σύμπαντος ολόκληρου.
Είναι γνωστό ότι το θέμα αυτό απασχόλησε τον άνθρωπο από αρχαιοτάτων χρόνων και είχαν διατυπωθεί κατά καιρούς διάφορες απόψεις.
Οι ανακαλύψεις της φυσικής του 19ου αιώνα δικαίωσαν την γνωστή άποψη του Δημόκριτου, ότι το έσχατο συστατικό της ύλης είναι μικροί σβώλοι που δεν είναι δυνατόν να τμηθούν σε άλλους ακόμα μικρότερους σβώλους, γι’ αυτό και τους ονόμασε άτομα.
Όμως, από τις αρχές του εικοστού αιώνα, διαπιστώθηκε ότι η άποψη του Δημόκριτου δεν ήταν απολύτως ακριβής, γιατί το κάθε άτομο αποτελείται από υπο-ατομικά σωματίδια (τα πρωτόνια και τα νετρόνια) συγκεντρωμένα στο κέντρο του ατόμου που ονομάζουμε πυρήνα και ότι γύρω από τον πυρήνα περιστρέφονται πολύ ελαφρά σωματίδια (τα ηλεκτρόνια).
Τα πρωτόνια έχουν θετικό ηλεκτρικό φορτίο ενώ τα ηλεκτρόνια έχουν ίσο, αλλά αρνητικό ηλεκτρικό φορτίο.
Τα ηλεκτρόνια, σε σύγκριση με τον πυρήνα, έχουν πολύ μικρή μάζα.
Συγκεκριμένα, περισσότερο από το 99.9% της μάζας ενός ατόμου είναι ο πυρήνας του. Τα ηλεκτρόνια στρέφονται γύρω από τον πυρήνα, όπως περίπου οι πλανήτες γύρω από τον Ήλιο (εικόνα 1.4). Δηλ. το άτομο μοιάζει σαν μια μικρογραφία του Ηλιακού μας συστήματος.
Αλλά και η άποψη αυτή απεδείχθη ατελής, γιατί διαπιστώθηκε ότι στον πυρήνα του ατόμου υπάρχουν πολύ περισσότερα υπο-ατομικά στοιχεία (μερικές εκατοντάδες).
Τέλος, και αυτή η άποψη αποδείχθηκε ατελής, για να φθάσουμε μετά από αρκετά ακόμα στάδια στη σημερινή άποψη που είναι η εξής:
Τα στοιχειώδη συστατικά της ύλης είναι δύο εξάδες σωματιδίων, συμμετρικές μεταξύ τους, που ονομάζονται κουάρκ και λεπτόνια.
Συνδυασμός των έξι κουάρκ και των έξι λεπτονίων φτιάχνουν ό,τι υπάρχει στο σύμπαν.
Από τα έξι λεπτόνια, το ένα συμπίπτει να είναι το γνωστό σε όλους μας ηλεκτρόνιο.
Ένα άλλο λεπτόνιο είναι γνωστό ως νετρίνο.
Το νετρίνο έχει μηδενική ή σχεδόν μηδενική μάζα, χωρίς ηλεκτρικό φορτίο, και κινείται αδιάκοπα στο σύμπαν με την ταχύτητα του φωτός.
Η τελευταία αυτή ανακάλυψη για τα κουάρκ και τα λεπτόνια είναι ανάλογης σημασίας με το DNA, γιατί και στις δυο περιπτώσεις φθάνουμε στα έσχατα της σύστασης, στη μεν πρώτη της ύλης, στη δε δεύτερη περίπτωση της ζωής.
Είναι φανερό ότι για να συγκρατείται η ύλη, τόσο στον μακρόκοσμο, όσο και στον μικρόκοσμο, πρέπει να υπάρχουν κάποιες δυνάμεις που να επενεργούν έτσι ώστε το σύμπαν να έχει τη μορφή που έχει.
Πράγματι, υπάρχουν τέτοιες δυνάμεις (γνωστές επίσης και με τον ορο αλληλεπιδράσεις) και είναι οι εξής τέσσερις:
Η δύναμη της βαρύτητας, η ηλεκτρομαγνητική δύναμη, η ισχυρή δύναμη και η ασθενής δύναμη.
Η πρώτη και η πιο γνωστή σε όλους μας είναι η δύναμη της βαρύτητας.
Η βαρύτητα είναι μια δύναμη έλξης μεταξύ δύο μαζών που βρίσκονται σε κάποια απόσταση μεταξύ τους.
Η ελκτική αυτή δύναμη είναι ανάλογη του γινομένου των δύο μαζών και αντιστρόφως ανάλογη του τετραγώνου της απόστασης.
Η δύναμη της βαρύτητας είναι πάρα πολύ αδύναμη, γι’ αυτό δεν γίνεται αντιληπτή παρά μόνον όταν πρόκειται για τεράστιες μάζες.
Έτσι, όταν αφήσουμε από τα χέρια μας ένα μήλο, τότε το μήλο θα πέσει προς τη Γη, γιατί τα δύο σώματα, μήλο και Γη, έλκει το ένα το άλλο σύμφωνα με το νόμο της βαρύτητας.
Αλλά επειδή η Γη είναι πολύ πιο μεγάλη από το μήλο, το μήλο θα πέσει πάνω στη Γη και όχι αντίστροφα.
Η δύναμη της βαρύτητας κυριαρχεί στον μακρόκοσμο.
Είναι αυτή που κρατάει σ’ αρμονία το Ηλιακό μας σύστημα, όπου τώρα και δισεκατομμύρια χρόνια οι δορυφόροι στρέφονται γύρω από τους πλανήτες και οι πλανήτες μαζί με τους δορυφόρους τους (όπου υπάρχουν) γύρω από τον Ήλιο.
Είναι η δύναμη που κρατάει κάθε γαλαξία σ’ αρμονία και όλους τους γαλαξίες μαζί σ’ αυτήν την απίστευτη καθολική αρμονία, το σύμπαν ολόκληρο.
Η ηλεκτρομαγνητική δύναμη
Είναι επίσης γνωστή σ’ όλους μας, γιατί είναι αυτή που δημιουργεί τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα των ραδιοφώνων και της τηλεόρασης από τους σταθμούς εκπομπής στους δέκτες μας.
Η ηλεκτρομαγνητική δύναμη εμφανίζεται επίσης και στο υπο-ατομικό επίπεδο, όπου υπάρχουν αρνητικά και θετικά φορτισμένα σωματίδια. Η δύναμη αυτή είναι ελκτική όταν τα σωματίδια έχουν ανόμοια ηλεκτρικά φορτία και απωστική όταν έχουν όμοια ηλεκτρικά φορτία. Κυριαρχεί στο ατομικό επίπεδο, γιατί είναι αυτή που συγκρατεί τα ηλεκτρόνια στις τροχιές τους γύρω από τον πυρήνα.
Η ισχυρή δύναμη
Αφορά μόνο το υπο-ατομικό επίπεδο και είναι εκείνη που συγκρατεί τα πρωτόνια και τα νετρόνια στον πυρήνα του ατόμου
Είναι μια εξαιρετικά ισχυρή δύναμη (όπως εξάλλου προδίδει και το όνομά της) και σ’ αυτήν οφείλεται η σταθερότητα της ύλης, γιατί κρατά εξαιρετικά συνεκτικά τα στοιχεία του πυρήνα κάθε ατόμου.
Σε σύγκριση με τη δύναμη της βαρύτητας (που είναι η πιο αδύναμη από τις τέσσερις) είναι πιο δυνατή τόσες φορές, όσες ο αριθμός που αρχίζει με τη μονάδα και ακολουθούν σαράντα μηδενικά. Δηλαδή, η ισχυρή δύναμη, είναι ισχυρότερη από τη δύναμη της βαρύτητας κατά 1000...000 φορές, όπου ο αριθμός των μηδενικών είναι σαράντα!
Η ασθενής δύναμη
Αφορά επίσης το υπο-ατομικό επίπεδο και είναι εκείνη που προκαλεί τη ραδιενεργό διάσπαση των πυρήνων.
Όπως δηλώνει τ’ όνομά της, είναι αδύναμη.
Ο άνθρωπος για πολλούς αιώνες δεν είχε υποψιαστεί ότι μέσα στο άτομο υπάρχουν τόσο ισχυρές δυνάμεις που συγκρατούν την ύλη τόσο σφιχτά.
Επίσης, δεν γνώριζε ότι τα άτομα, είτε με τη σχάση, είτε με τη σύντηξη, μπορούν ν’ απελευθερώσουν τεράστια, αμύθητα ποσά ενέργειας.
Οι διαπιστώσεις αυτές έγιναν στις αρχές του 20ου αιώνα ως τις μέρες μας, αλλά συνεχίζουν ν’ αφήνουν άφωνη την ανθρωπότητα.
Συγγραφεας : Παρασκευας Ν Παρασκευοπουλος
Φόρουμ 
