Fundamentale Wechselwirkung
Eine fundamentale Wechselwirkung ist einer der grundlegend verschiedenen Wege, auf denen physikalische Objekte (Körper, Felder, Teilchen, Systeme) einander beeinflussen können. Es gibt die vier fundamentalen Wechselwirkungen Gravitation, Elektromagnetismus, schwache Wechselwirkung und starke Wechselwirkung. Sie werden auch als die vier Grundkräfte der Physik oder als Naturkräfte bezeichnet.
Einzeln oder in Kombination bringen die vier fundamentalen Wechselwirkungen sämtliche bekannten physikalischen Prozesse hervor, seien es Prozesse zwischen Elementarteilchen oder zwischen Materie und Feldern in makroskopischen Ausmaßen, sei es auf der Erde, in Sternen oder im Weltraum. Weitere Arten von Wechselwirkungen scheinen zur Beschreibung der Natur nicht erforderlich; gelegentlich aufgestellte Hypothesen über eine „fünfte Kraft“, die zur Erklärung bestimmter Beobachtungen nötig wäre, konnten nicht bestätigt werden. Andererseits ist es bisher auch nicht gelungen, die Vielfalt der beobachteten Vorgänge mit weniger als vier fundamentalen Wechselwirkungen zu erklären.
Allerdings ist anzumerken, dass dieses einfache Bild, das etwa um die Mitte des 20. Jahrhunderts herausgearbeitet wurde, nach neueren Entwicklungen zu modifizieren ist: Zwei der vier Wechselwirkungen (die elektromagnetische und die schwache Wechselwirkung) werden im heutigen Standardmodell der Elementarteilchenphysik aus einer gemeinsamen Grundlage hergeleitet, die den Namen elektroschwache Wechselwirkung trägt. Daher wird zuweilen von insgesamt nur drei fundamentalen Wechselwirkungen gesprochen. Andererseits enthält das Standardmodell das neuartige Higgs-Feld, das durch eine besondere Art der Wechselwirkung den zunächst als masselos angesetzten Fermionen, z.B. den Elektronen, ihre Masse verleiht. Diese Wechselwirkung wird jedoch bisher gewöhnlich nicht als fünfte fundamentale Wechselwirkung bezeichnet.
Die vier Grundkräfte[Bearbeiten]
Gravitation[Bearbeiten]
Die Gravitation, auch Schwerkraft genannt, wurde im 17. Jahrhundert von Isaac Newton als Naturkraft identifiziert und mathematisch beschrieben. Sie geht von jedem Körper mit Masse aus und wirkt anziehend auf alle anderen Massen. Sie nimmt mit der Entfernung ab, lässt sich nicht abschirmen und hat eine unendliche Reichweite. Die von der Erde ausgehende Gravitation macht den Hauptanteil der Gewichtskraft aus, die unsere Lebenswelt entscheidend beeinflusst. Die Gravitation ist die vorherrschende Wechselwirkung zwischen den Planeten und der Sonne und somit die Ursache für die Gestalt des Sonnensystems. Sie hat maßgeblichen Einfluss auf den Zustand und die Entwicklung der Sterne, dominiert aber auch die großräumigen Strukturen des Universums. Die Gravitationskraft wirkt auch zwischen je zwei Gegenständen von der Größe, mit der wir täglich umgehen, ist dann aber so schwach, dass sie im Alltag praktisch vernachlässigbar ist und erst Ende des 18. Jahrhunderts von Henry Cavendish experimentell nachgewiesen werden konnte (Gravitationswaage). In Weiterentwicklung des newtonschen Gravitationsgesetzes ist die heute gültige Gravitationstheorie die allgemeine Relativitätstheorie, die Anfang des 20. Jahrhunderts von Albert Einstein aufgestellt wurde. Eine zugehörige Quantenfeldtheorie wurde bisher noch nicht gefunden.
