In natura nulla può accadere senza alcuni tipo di forza esercitata. Che si tratti di un ragazzino gettando una palla da baseball attraverso una finestra o una mela che cade da un albero, le forze fondamentali della natura influenzano tutto intorno a noi. Ogni opera da uno scambio di particelle chiamate bosoni di gauge, con ogni forza avere relativo proprio genere di queste particelle.
Forza elettromagnetica
A parte la gravità, elettromagnetismo svolge il ruolo più centrale nella vostra vita quotidiana. Ha una gamma infinita ed è anche più forte della gravità; senza di essa, tutto il materiale sulla terra sarebbe caduta per sempre in un buco nero. Tutto quello che fai che coinvolge l'elettricità o il magnetismo è possibile a causa della forza elettromagnetica. I bosoni di gauge di forza elettromagnetica sono chiamati fotoni. Lo scambio di questi fotoni permette agli esseri umani di fare tutto da seduto in una sedia senza crollare per lo spostamento di un mouse del computer e leggendo le parole sullo schermo del computer. Nella cultura pop, la forza elettromagnetica è spesso dimostrata da qualcuno un palloncino di sfregamento contro la sua testa e avendo il palloncino si aggrappano ad esso.
Forza forte
Anche se la forza forte è il più forte delle quattro forze fondamentali, ha anche l'intervallo più breve; suoi effetti si fanno sentire solo quando le particelle sono molto vicini tra loro. Della grande forza particelle, o bosoni di gauge, sono chiamati mesoni. Per comprendere la forza forte, considerare l'atomo. Tutti gli atomi (oltre a quelli di idrogeno) hanno più di un protone. Perché forze uguali si respingono, la maggior parte degli atomi cadrebbe a pezzi senza la forza forte, che utilizza lo scambio di particelle meson per tenere insieme l'atomo. Tuttavia, significa di piccola gamma di forza forte che protoni devono essere abbastanza vicino (circa il diametro di un protone) per lo scambio di prendere posto. Se non possono ottenere abbastanza vicini per allegare, altre forze (come la forza elettromagnetica) li tirerà apart.
Forza debole
La forza debole, come suggerisce il nome, è la più debole forza naturale. Tuttavia, "debole" in questo senso non significa una mancanza di forza o potenza, come debolezza viene solitamente definita, ma piuttosto un'improbabilità di interazione tra le particelle. In realtà, la «forza» effettiva della forza debole non è molto più piccola della forza elettromagnetica; la gamma della forza debole, che è infinitesimale, è ciò che rende l'interazione delle particelle così improbabile. Le particelle devono essere praticamente toccare prima di qualsiasi interazione avviene – e questo è estremamente improbabile. I bosoni di gauge di forza debole, chiamati W e Z, sono in realtà enormi per gli standard atomici, ma loro imponenza significa che anche se la loro effettiva forza è grande, la loro gamma di piccolo impedisce loro di mostrarlo molto spesso.
Gravità
La maggior parte delle persone hanno familiarità con gravità, che, per sua definizione più elementare, è la forza responsabile di tenere insieme l'universo. Gravità provoca attrazioni tra tutto con la massa, ma la forza dei suoi effetti dipendono dalla prossimità. Maggiore la distanza tra due oggetti, gli effetti della gravità più debole e viceversa. La gravità è più facile da osservare su larga scala, o quello che si può vedere senza microscopio. A livello atomico, la gravità può essere quasi ignorato; il bosone di gauge, i gravitoni, è così debole e trascurabile che è stato dimostrato mai nemmeno di esistere, anche se la scienza presuppone che lo fa.