อ นตรก ร ยาพ นฐาน อ งกฤษ fundamental interaction บางคร งก เร ยกว า แรงพ นฐาน ในทางฟ ส กส ค อว ธ การท อน ภาคชน ดเร ยบง าย

อันตรกิริยาพื้นฐาน (อังกฤษ: fundamental interaction; บางครั้งก็เรียกว่า แรงพื้นฐาน) ในทางฟิสิกส์ คือวิธีการที่อนุภาคชนิดเรียบง่ายที่สุดในเอกภพกระทำต่อกันและกัน อันตรกิริยานั้นจะถือว่าเป็นอันตรกิริยาพื้นฐานเมื่อมันไม่สามารถอธิบายในรูปแบบอันตรกิริยาอื่นใดได้อีก

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

ตารางต่อไปนี้แสดงข้อมูลเบื้องต้นเกี่ยวกับอันตรกิริยาแบบต่างๆ ค่าของแรงสัมพัทธ์และระยะที่มีผลที่แสดงในตารางนี้ จะมีความหมายก็ต่อเมื่ออยู่ในกรอบการพิจารณาทางทฤษฎีเท่านั้น พึงทราบด้วยว่าข้อมูลในตารางนี้อ้างอิงจากแนวคิดหลักซึ่งยังเป็นหัวข้อวิจัยที่กำลังดำเนินการอยู่

ในฟิสิกส์แผนใหม่ อันตรกิริยาระหว่างอนุภาคมักจะอธิบายได้ในรูปของการแลกเปลี่ยนหรือการคายและดูดกลืนแบบต่อเนื่องของอะไรบางอย่างที่เรียกอนุภาคสนาม (field particles) หรือ อนุภาคแลกเปลี่ยน (exchange particles) ในกรณีอันตรกิริยาไฟฟ้าอนุภาคสนามก็คือ โฟตอน (photon) ในภาษาของฟิสิกส์แผนใหม่เรากล่าวว่าแรงแม่เหล็กไฟฟ้ามีโฟตอนเป็นสื่อ (mediated) หรือพาหะ (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^[ก]	พฤติกรรมที่ระยะไกล	ระยะได้รับผล (เมตร)
อันตรกิริยาอย่างเข้ม	(QCD)	กลูออน	10³⁸	${1}$	≈ 10⁻¹⁵
แม่เหล็กไฟฟ้า	(QED)	โฟตอน	10³⁶	${\frac {1}{r^{2}}}$	∞
อันตรกิริยาอย่างอ่อน			10²⁵	${\frac {d}{dr}}\left({\frac {\exp(-m_{W,Z}r)}{r}}\right)$	< 10⁻¹⁵
ความโน้มถ่วง	ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป (GR)	กราวิตอน (ยังไม่ค้นพบ)	1	${\frac {1}{r^{2}}}$	∞

เชิงอรรถ

ก. ^{^} ความแรงสัมพัทธ์ (Relative strength) ดังกล่าวเป็นค่าโดยประมาณ เปรียบเทียบความแรงของอันตรกิริยาพื้นฐานชนิดต่าง ๆ เมื่อกำหนดให้แรงโน้มถ่วงมีค่าเป็น 1 (แรงที่แท้จริงเป็นไปตามอนุภาคและพลังงานที่เกี่ยวข้อง)

อ้างอิง

สำหรับผู้อ่านทั่วไป:

(1986) The Forces of Nature, 2nd ed. Cambridge Univ. Press.
ริชาร์ด ไฟน์แมน (1967) The Character of Physical Law. MIT Press.
Schumm, Bruce A. (2004) Deep Down Things. Johns Hopkins University Press. While all interactions are discussed, especially thorough on the weak.
(1993) The First Three Minutes: A Modern View of the Origin of the Universe. Basic Books.
(1994) Dreams of a Final Theory. Vintage Books.

ตำรา:

Padmanabhan, T. (1998) After The First Three Minutes: The Story of Our Universe. Cambridge Univ. Press.
Perkins, Donald H. (2000) Introduction to High Energy Physics. Cambridge Univ. Press.

บทความฟิสิกส์นี้ยังเป็น คุณสามารถช่วยวิกิพีเดียได้โดยการเพิ่มเติมข้อมูล

[ก]