Il y a quatre forces fondamentales à l’œuvre dans l’Univers : la force forte, la force faible, la force électromagnétique et la force gravitationnelle. Elles travaillent sur des plages de puissance et sur des portées différentes.
La force de gravité est la plus faible et a une portée infinie.
La force électromagnétique a également une portée infinie, mais elle est beaucoup plus forte que la gravité.
Les forces faibles et fortes ne sont efficaces que sur des très courtes portées (la taille d’un proton) et dominent seulement au niveau des particules subatomiques.
Malgré son nom, la force faible est beaucoup plus forte que la gravité, mais elle est plus faible que les deux autres forces.
La force forte est, comme son nom l’indique, la plus forte parmi toutes les quatre interactions fondamentales.
Les particules de matière échangent les uns avec les autres de quantités discrètes d’énergie par échange des particules de bosons. Trois de ces forces fondamentales (électromagnétique, faible et forte) résultent de ces échanges de particules porteuses de force que sont les bosons.
Chaque force fondamentale a sa propre particule de boson – la force forte est portée par les gluons, la force électromagnétique est portée par les photons, et les bosons W et Z sont responsables de la force faible.
Le modèle standard explique très bien comment les forces agissent sur les particules de matière sauf pour la force la plus familière dans notre vie quotidienne, la gravité, qui ne fait pas partie du modèle standard.
Pour l’instant, on n’a pas encore trouvé la particule de force de la gravité à savoir le graviton.
Faire rentrer la gravité dans le cadre de modèle standard s’est avéré être un défi très difficile. La théorie quantique utilisée pour décrire le monde microscopique et la théorie de la relativité générale utilisée pour brosser le monde macroscopique sont comme deux enfants qui refusent de jouer ensemble sans problème. Personne n’a réussi à rendre ces deux théories mathématiquement compatibles dans le cadre du modèle standard.
Mais heureusement pour la physique des particules, les effets de la gravité dans le monde microscopique sont si faibles qu’on peut négliger la gravité dans le monde microscopique. Ainsi, le modèle standard fonctionne encore bien, malgré la non-prise en compte de l’une des forces fondamentales.