Vier Grundkräfte der Physik

Starke Kraft

Die starke Kraft wirkt in Atomkernen, die aus Protonen und Neutronen bestehen. Diese wiederum sind aus einer Kombination von total drei up– und/oder down-Quarks aufgebaut. Die drei Quarks kommen nie einzeln vor, sondern halten immer zusammen über Gluonen (Federsymbol), die für die starke Kraft stehen.

Die starke Kraft ist auch dafür verantwortlich, dass Protonen und Neutronen zusammen bleiben. Eigentlich stossen sich die positiv geladenen Protonen gegenseitig ab. Die starke Kraft hält sie, als stärkste physikalische Kraft, auf engstem Raum zusammen. Auch die neutralen Neutronen werden mit Hilfe dieser Kraft an den Kern gebunden. Ohne diese Kraft hätten wir keine Atomkerne, keine Atome und damit auch nicht die verschiedenen Elemente, die wir kennen.

Elektromagnetische Kraft

Die elektromagnetische Kraft (Coulombkraft) ist die zweitstärkste Kraft. Wie der Name sagt, gehören die anziehenden und abstossenden Kräfte zwischen elektrischen Ladungen dazu, wie auch die magnetischen Kräfte, z.B. von einem Magneten an der Kühlschranktür. In einer Atombombe wird durch die Spaltung eines Atomkerns die starke Kraft an einer Stelle des Atomkerns überwunden. Die elektromagnetische Kraft kann an dieser Stelle Überhand nehmen und die beiden Atomkerne jetzt mit aller Wucht auseinanderreissen. Diese Wucht zeigt uns, wie stark die elektromagnetische Kraft ist. Es ist aber auch die elektromagnetische Kraft, die macht, dass Atome zusammen einen Festkörperkristall aufbauen können. Ohne diese Kraft, hätten wir z.B. keine harte Erdkruste unter den Füssen, sondern würden in einem Gas versinken.

Schwache Kraft

Die zweitschwächste Kraft heiss schwache Kraft. Sie ist für komplexe Abläufe verantwortlich, mit welchen wir z.B. den radioaktiven Betazerfall erklären können. Die für uns lebenswichtige Sonnenstrahlung entsteht durch Fusion von Wasserstoff und einer Kette von Prozessen, die ohne die schwache Kraft nicht möglich wären. Dabei entstehen auch die seltsamen Neutrinos, kleinste Teilchen, die weder die starke, noch die elektromagnetische Kraft, sondern nur die schwache Kraft spüren können. Aus diesem Grund fliegen Neutrinos ungehindert und ungebremst aus der Sonne heraus oder durch die ganze Erde durch, als wäre nichts da.

Gravitationskraft

Die Gravitationskraft ist bei weitem die schwächste Kraft der vier Grundkräfte. Die Gravitationskraft ist die gegenseitige Anziehung von Masse. Sie wird in der atomaren oder subatomaren Welt meist ganz vernachlässigt, da sie um viele Grössenordnungen schwächer ist als die anderen Kräfte. Bei grossen Ansammlungen von Masse, wie im Falle von Planeten und erst recht bei Sternen oder supermassiven schwarzen Löchern, spielt die Gravitationskraft eine sehr grosse Rolle.

Nun gibt es aber noch Einsteins Allgemeine Relativitätstheorie und besagt, dass die Gravitationskraft gar keine Kraft ist! Die Kraftwirkung, die sich z.B. in der Zentripetalbeschleunigung eines Satelliten im Orbit zeigt, ist im Endeffekt nichts anderes als eine Folge der Krümmung der Raumzeit. Die von Newton beschriebene gerade Linie im kräftelosen Fall gilt auch hier, nur ist sie zu einem Kreis gekrümmt!