Galvenie spēki (vai pamata mijiedarbība) fizika ir veidi, kā atsevišķas daļiņas mijiedarbojas savā starpā. Izrādās, ka katru novēroto mijiedarbību, kas notiek Visumā, var iedalīt un aprakstīt tikai ar četriem (labi, parasti četri - vairāk par to vēlāk) mijiedarbības veidiem:
- Smagums
- Elektromagnētisms
- Vāja mijiedarbība (vai vāji kodolieroči)
- Spēcīga mijiedarbība (vai spēcīgs kodolieroču spēks)
Smagums
No pamata spēkiem gravitācija ir vistālāk sasniedzama, taču faktiskajā apjomā tā ir visvājākā.
Tas ir tīri pievilcīgs spēks, kas sasniedz pat "tukšo" telpas tukšumu, no kura izdarīt divas masas viens pret otru. Tas uztur planētas orbītā ap sauli un mēness orbītā ap Zemi.
Gravitācija ir aprakstīta sadaļā vispārējās relativitātes teorija, kas to definē kā telpas laika izliekumu ap masas objektu. Šis izliekums savukārt rada situāciju, kad vismazākās enerģijas ceļš ir vērsts pret otru masas objektu.
Elektromagnētisms
Elektromagnētisms ir daļiņu mijiedarbība ar elektrisko lādiņu. Lādētās daļiņas miera stāvoklī mijiedarbojas caur
elektrostatiskie spēki, kustībā tie mijiedarbojas gan ar elektrisko, gan magnētisko spēku.Ilgu laiku elektriskie un magnētiskie spēki tika uzskatīti par atšķirīgiem spēkiem, taču tos beidzot apvienoja Džeimss Klerks Maksvels 1864. gadā pēc Maksvela vienādojumiem. 1940. gados kvantu elektrodinamika nostiprināja elektromagnētismu ar kvantu fiziku.
Elektromagnētisms, iespējams, ir visizplatītākais spēks mūsu pasaulē, jo tas var ietekmēt lietas saprātīgā attālumā un ar diezgan lielu spēka daudzumu.
Vāja mijiedarbība
Vāja mijiedarbība ir ļoti spēcīgs spēks, kas darbojas atoma kodola mērogā. Tas izraisa tādas parādības kā beta sabrukšana. Tas ir apvienots ar elektromagnētismu kā vienotu mijiedarbību, ko sauc par "elektriskā signāla mijiedarbību". Vāja mijiedarbība ir saistīta ar W bozonu (ir divi veidi, W+ un W- bozus) un arī Z bozonu.
Spēcīga mijiedarbība
Spēcīgākais no spēkiem ir trāpīgi nosauktā spēcīgā mijiedarbība, kas ir spēks, kas, cita starpā, uztur nukleonus (protonus un neitronus) savstarpēji saistītus. Iekš hēlija atoms, piemēram, tas ir pietiekami stiprs, lai sasaistītu divus protoni kopā, kaut arī viņu pozitīvie elektriskie lādiņi liek viņiem atgrūst viens otru.
Būtībā spēcīgā mijiedarbība ļauj daļiņām, ko sauc par gluoniem, saistīties kopā ar kvarkiem, lai vispirms izveidotu nukleonus. Gluoni var mijiedarboties arī ar citiem glikoniem, kas spēcīgajai mijiedarbībai dod teorētiski bezgalīgu attālumu, lai gan visas galvenās izpausmes notiek subatomiskajā līmenī.
Pamatspēku apvienošana
Daudzi fiziķi uzskata, ka visi četri pamata spēki patiesībā ir viena pamatā esoša (vai apvienota) spēka izpausmes, kas vēl nav atklāti. Tāpat kā elektrība, magnētisms un vājais spēks tika apvienoti mijiedarbībā ar elektrisko signālu, tie darbojas, lai vienotu visus pamat spēkus.
Esošais kvantu mehāniskā interpretācija no šiem spēkiem ir tas, ka daļiņas nevis mijiedarbojas tieši, bet drīzāk izpaužas virtuālās daļiņas, kas ir starpnieks faktiskajā mijiedarbībā. Visi spēki, izņemot smagumu, ir apvienoti šajā mijiedarbības "standarta modelī".
Tiek saukts par centieniem vienot gravitāciju ar pārējiem trim pamata spēkiem kvantu gravitācija. Tas postulē virtuālās daļiņas esamība ko sauc par gravitonu, kas būtu starpniecības elements gravitācijas mijiedarbībās. Līdz šim gravitoni nav atklāti, un neviena kvantu gravitācijas teorija nav bijusi veiksmīga vai vispārēji pieņemta.