Svar:
På sätt och vis båda påståendena korrekta! Gravitationen är vad gäller styrkan den svagaste kraften. På stora avstånd är den emellertid den starkaste. Det beror på att två av de starkare krafterna (den starka färgkraften och den svaga) har mycket kort räckvidd (ungefär storleken av en proton eller en neutron) eftersom förmedlingspartiklarna har vilomassor som är större än noll.

Då återstår bara gravitation och elektromagnetisk växelverkan. Den senare verkar ju mellan objekt med olika laddning. Eftersom kraften är ganska stark, så strävar ett laddat föremål att samla in laddningar av motsatt laddning. Detta betyder att de flesta föremål i Universum (t.ex. stjärnor, planeter) är oladdade, och de påverkas inte av elektromagnetiska krafter.

Ã…terstÃ¥r allstÃ¥ bara gravitationen, som är den dominerande kraften vad gäller Universum. Det beror alltsÃ¥ dels pÃ¥ att gravitationen har oändlig räckvidd (avtar som 1/r²) och dels pÃ¥ att den bara har en 'laddning', objekten kan alltsÃ¥ inte göra sig 'neutrala' för gravitationen genom att samla in motsatt 'laddning'.

Den yttersta manifestationen för gravitationens styrka är svarta hål. I dessa har så mycket massa samlats inom ett litet område, att materian krossas till en punkt. Man har numera, bland annat med hjälp av Hubble-teleskopet, mycket bra indirekta bevis på att svarta hål verkligen existerar. Vill du veta mer om svarta hål leta i frågelådans databas!
/Peter Ekström 2002-10-15

Svar:
Värmeledning är en term inom fysiken som betyder att värme kan förflytta sig genom att ledas i ett material utan att själva materialet flyttar på sig.

Det går tyvärr inte att ge ett enkelt svar på detta. I en metall finns fria elektroner, alltså elektroner som inte är bundna till någon atom. De rör sig hastigt fram och tillbaka i metallbiten, och det
är dessa elektroner som i huvudsak svarar för metallens ledningsförmåga,
både värmeledning och elektrisk ledning. Som man kan ana av detta,
är en metall som är god elektrisk ledare också god värmeledare och
tvärt om. (Se Thermal_conductivityElectrical_conductivity, Wiedemann–Franz_law)

Detta
samband gäller inte vid låga temperaturer (under den så kallade
Debye-temperaturen).

Storleken på ledningsförmågan har att göra med att elektronerna
också reagerar med atomerna i kristallgittret, och det är ett
mera invecklat problem.

Exempel på goda ledare: Silver, koppar.

Exempel på dåliga ledare: Järn, Bly. 

Se Heat_conductivityExperimental_values för värden på värmeledningsförmåga hos några ämnen.

Se vidare Thermal_conductivity.
/KS/lpe 2000-03-29

Svar:
Hej Thomas! Du syftar på artikeln under länk 1. Att man behöver relativistiska korrektioner vid beräkningar av atomära nivåer är inget nytt. Detta gäller särskilt de innersta skalen. Det är däremot lite förvånande att relativitetskorrektionerna har så stor påverkan på elektriska egenskaper som ju styrs av de yttre skalen. Mer om detta nedan.

Som alltid vill jag emellertid varna för modellen att elektronerna är små laddade kulor som snurrar i banor kring kärnan och riskerar falla ner i densamma, se fråga [13733] och [17237]. Verkligheten är såpass annorlunda de bilder vi kan föreställa oss eftersom vår erfarenhet kommer från den makroskopiska världen där partiklar och vågor uppför sig "normalt".

För att "förstå" atomära system löser man en ekvation, schrödingerekvationen (SE), se Schrödinger_equation. För atomer som är mer komplexa än väteatomen är det inte trivialt att lösa SE och man tvingas till approximationer och omfattande iterativa processer.

SE tar inte hänsyn till relativistiska effekter, t.ex. att en elektrons massa beror av dess hastighet (speciella relativitetsteorin). Diracekvationen (Dirac_equation) gör emellertid detta. Problemet är att den är ännu mer svårhanterlig.

Artikeln från Uppsala universitet (länk 2 är en light-version, originalartikeln är bitvis rätt svår att förstå för icke-specialister) redovisar en beräkning av energinivåerna i bly både icke-relativistiskt och relativistiskt. Man kan med den relativistiska lösningen mycket bra reproducera EMS (fråga [17476]) för ett blybatteri. Den icke-relativistiska lösningen avviker emellertid väsentligt från de c:a 2V man observerar.

För tenn (som ligger ovanför bly i det periodiska systemet och borde likna bly) är den relativistiska effekten mycket mindre, vilket medför att tennbatterier är ganska värdelösa eftersom EMS är mycket liten. Anledningen är att tenn har betydligt lägre kärnladdning än bly (50 respektive 82), vilket innebär att elektronerna rör sig långsammare i tenn.

Det visar sig från räkningarna att det är framför allt 6s nivåerna (6s är bland valens-nivåerna i bly) som påverkas av relativistiska effekter. Eftersom s motsvarar rörelsemängdsmomentet 0 har dessa elektroner en liten men dock sannolikhet att befinna sig nära atomkärnan. På grund av blys höga kärnladdning rör de sig då mycket snabbt, och relativistiska effekter blir stora. Ökningen i elektronens massa gör att orbitalen krymper och fördelningen hos elektronmolnet förskjuts in mot kärnan.

Sammanfattningsvis beror effekten på att relativistiska effekter för elektroner nära blykärnan påverkar valensnivåerna, vilka i sin tur bestämmer EMS för blybatteriet.

Jag tycker artikeln är intressant av flera skäl:

• Att man med grundläggande kvantmekanik kan beräkna makroskopiska storheter.
  
• Relativistiska effekter är inte alltid smÃ¥ och knappt mätbara korrektioner.
  
• Att man kan räkna pÃ¥ molekyler och joner.
  

Den relativistiska kontraktionen av 6s orbitalen förklarar även varför guld glimmar gult och varför guld är så lite reaktivt: What Gives Gold that Mellow Glow?. Se fråga [14685] för fler experimentella stöd för den speciella och allmänna relatiovitetsteorin.

Slutligen kan jag inte låta bli att citera den avslutande meningen i artikeln: Finally, we note that cars start due to relativity :-).
/Peter E 2011-01-27