อันตรกิริยาพื้นฐาน

อันตรกิริยาพื้นฐาน (; บางครั้งก็เรียกว่า แรงพื้นฐาน) ในทางฟิสิกส์ คือวิธีการที่อนุภาคชนิดเรียบง่ายที่สุดในเอกภพกระทำต่อกันและกัน อันตรกิริยานั้นจะถือว่าเป็นอันตรกิริยาพื้นฐานเมื่อมันไม่สามารถอธิบายในรูปแบบอันตรกิริยาอื่นใดได้อีก

มีอันตรกิริยาพื้นฐานอยู่ 4 ชนิดที่เรารู้จัก ได้แก่ แรงแม่เหล็กไฟฟ้า อันตรกิริยาอย่างเข้ม อันตรกิริยาอย่างอ่อน (บางครั้งก็เรียกว่า แรงนิวเคลียร์ชนิดเข้ม กับ แรงนิวเคลียร์ชนิดอ่อน) และแรงโน้มถ่วง แรงสามชนิดแรกนั้นสามารถอธิบายได้ในรูปแบบของกระบวนการคำนวณต่าง ๆ ด้วยทฤษฎีที่เรียกชื่อว่า ทฤษฎีการรบกวนของกลศาสตร์ควอนตัม โดยการพิจารณาการแลกเปลี่ยนโบซอนระหว่างอนุภาค 

ตารางต่อไปนี้แสดงข้อมูลเบื้องต้นเกี่ยวกับอันตรกิริยาแบบต่าง ๆ ค่าของแรงสัมพัทธ์และระยะที่มีผลที่แสดงในตารางนี้ จะมีความหมายก็ต่อเมื่ออยู่ในกรอบการพิจารณาทางทฤษฎีเท่านั้น พึงทราบด้วยว่าข้อมูลในตารางนี้อ้างอิงจากแนวคิดหลักซึ่งยังเป็นหัวข้อวิจัยที่กำลังดำเนินการอยู่ 

ในฟิสิกส์แผนใหม่ อันตรกิริยาระหว่างอนุภาคมักจะอธิบายได้ในรูปของการแลกเปลี่ยนหรือการคายและดูดกลืนแบบต่อเนื่องของอะไรบางอย่างที่เรียก อนุภาคสนาม (field particles) หรือ อนุภาคแลกเปลี่ยน (exchange particles) ในกรณีอันตรกิริยาไฟฟ้าอนุภาคสนามก็คือ โฟตอน (photon) ในภาษาของฟิสิกส์แผนใหม่เรากล่าวว่าแรงแม่เหล็กไฟฟ้ามีโฟตอนเป็น สื่อ (mediated) หรือ พาหะ (carrier)  และโฟตอนก็เป็นอนุภาคสนามของสนามแม่เหล็กไฟฟ้า เช่นกัน แรงนิวเคลียร์อย่างเข้มก็มีสื่อเรียก

กลูออน (gluons) (ที่มีชื่อเช่นนี้ เพราะมัน “ยึดติด” นิวคลีออนไว้ด้วยกันเหมือนกาว) แรงนิวเคลียร์อย่างอ่อนมีอนุภาคสนามเป็นสื่อ ชื่อ W และ Z โบซอน (bosons) และแรงโน้มถ่วงมีอนุภาคสนามเป็นพาหะเรียก

แกรวิตอน (gravitons) อันตรกิริยาเหล่านี้ พิสัยและความเข้มสัมพัทธ์ของมัน

 อันตรกิริยา  ทฤษฎีที่ใช้อธิบาย  ตัวกลาง  ความแรงสัมพัทธ์  พฤติกรรมที่ระยะไกล  ระยะได้รับผล (เมตร) อันตรกิริยาอย่างเข้ม  ควอนตัมโครโมไดนามิกส์ (QCD)  กลูออน  1038    ≈ 10−15 แม่เหล็กไฟฟ้า  ควอนตัมอิเล็กโตรไดนามิกส์ (QED)  โฟตอน  1036    ∞ อันตรกิริยาอย่างอ่อน  ทฤษฎีอิเล็กโตรวีค  โบซอน W และ Z  1025    < 10−15  ความโน้มถ่วง  ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป(GR)  กราวิตอน (ยังไม่ค้นพบ)  1     ∞

 เชิงอรรถ 
ก.  ความแรงสัมพัทธ์ (Relative strength) ดังกล่าวเป็นค่าโดยประมาณ เปรียบเทียบความแรงของอันตรกิริยาพื้นฐานชนิดต่าง ๆ เมื่อกำหนดให้แรงโน้มถ่วงมีค่าเป็น 1 (แรงที่แท้จริงเป็นไปตามอนุภาคและพลังงานที่เกี่ยวข้อง)

 อ้างอิง 
สำหรับผู้อ่านทั่วไป:
 พอล เดวีย์ (1986) The Forces of Nature, 2nd ed. Cambridge Univ. Press.
 ริชาร์ด ไฟน์แมน (1967) The Character of Physical Law. MIT Press. ISBN 0-262-56003-8
 Schumm, Bruce A. (2004) Deep Down Things. Johns Hopkins University Press. While all interactions are discussed, especially thorough on the weak.
 สตีเฟน ไวน์เบิร์ก (1993) The First Three Minutes: A Modern View of the Origin of the Universe. Basic Books. ISBN 0-465-02437-8
 สตีเฟน ไวน์เบิร์ก (1994) Dreams of a Final Theory. Vintage Books. ISBN 0-679-74408-8

ตำรา:
 Padmanabhan, T. (1998) After The First Three Minutes: The Story of Our Universe. Cambridge Univ. Press. ISBN 0-521-62972-1
 Perkins, Donald H. (2000)  Introduction to High Energy Physics.  Cambridge Univ. Press.  ISBN 0-521-62196-8

หมวดหมู่:ฟิสิกส์อนุภาค
หมวดหมู่:แรง