Квантово согласованная экспериментально проверенная теория гравитации на всех масштабах отсутствует.
Вся наблюдаемая физика частиц сводит взаимодействия к четырём типам: сильному, электромагнитному, слабому и гравитационному. Слово «сила» удобно, но современная теория описывает поля и обмен энергией и импульсом.
Сильное взаимодействие связывает кварки глюонами. Его остаточное действие удерживает протоны и нейтроны в ядре. На малых расстояниях связь кварков ослабевает, а попытка разнести их создаёт новые адроны вместо свободного кварка.
От света до радиоактивности
Электромагнитное поле действует на электрический заряд; его квант — фотон. Оно связывает электроны с ядрами и определяет химию, свет, упругость и трение. Большинство бытовых «контактных сил» электромагнитны.
Слабое взаимодействие меняет аромат кварков и участвует в бета-распаде, нейтринных реакциях и солнечном синтезе. Его W- и Z-бозоны массивны, поэтому диапазон мал. При высоких энергиях электромагнитное и слабое описываются единой электрослабой теорией.
Гравитация в общей относительности — кривизна пространства-времени. Она неизмеримо слабее между частицами, но всегда притягивает и складывается, поэтому доминирует у планет и галактик. Гравитон — гипотетический квант, не обнаруженная частица.
Силы различаются масштабом и носителями
Гравитация действует на энергию и массу, электромагнетизм — на заряд, сильное взаимодействие связывает кварки и ядра, слабое меняет тип частиц. Их бытовая заметность не отражает фундаментальную силу: электромагнитное отталкивание удерживает стол, а гравитация доминирует у звёзд благодаря только одному знаку и суммированию массы.
Стандартная модель описывает электромагнитное, слабое и сильное взаимодействия квантовыми полями. Электрослабая теория объединяет электромагнитное и слабое при высоких энергиях.
Стандартная модель не включает гравитацию и не объясняет тёмную материю. Теории великого объединения и квантовой гравитации ищут общую структуру, но экспериментального финального объединения нет. Четыре взаимодействия — текущая проверенная классификация, а не доказательство, что природа обязана остановиться на ней.