Que son la Fuerzas fundamentales?

Fuerzas fundamentales

Las cuatro fuerzas fundamentales (gravitatoria, nuclear débil, electromagnética y nuclear fuerte) mantienen unidas las partículas y las hacen interaccionar, dando forma a la materia y al Universo. Cada una de ellas es transmitida por unas partículas muy especiales llamadas bosones. La fuerza gravitatoria es la más débil de las fuerzas fundamentales; es transmitida por el gravitón (partícula cuya existencia todavía no ha sido confirmada experimentalmente) y está ligada a la masa de los cuerpos. La fuerza más intensa es la nuclear fuerte, transmitida por el gluón, que actúa en el interior del núcleo, entre los quarks que forman protones y neutrones. De intensidad intermedia son la fuerza electromagnética, que une los electrones a los núcleos en átomos y moléculas, y la fuerza nuclear débil, responsable de las desintegraciones radiactivas y de algunas reacciones nucleares que tienen lugar en el interior de las estrellas. Estas dos fuerzas, como demostraron Abdus Salam, Steven Weinberg y Sheldon Lee Glashow (premios Nobel de Física en 1979), son dos manifestaciones diferentes del mismo tipo de interacción: la fuerza electrodébil.

Son aquellas fuerzas del Universo que no se pueden explicar en función de otras más básicas. Las fuerzas o interacciones fundamentales conocidas hasta ahora son cuatro: gravitatoria, electromagnética, nuclear fuerte y nuclear débil.

La gravitatoria es la fuerza de atracción que un trozo de materia ejerce sobre otro, y afecta a todos los cuerpos. Es una fuerza muy débil pero de alcance infinito.

La fuerza electromagnética afecta a los cuerpos eléctricamente cargados, y es la fuerza involucrada en las transformaciones físicas y químicas de átomos y moléculas. Es mucho más intensa que la fuerza gravitatoria y su alcance es infinito.

La fuerza o interacción nuclear fuerte es la que mantiene unidos los componentes de los núcleos atómicos, y actúa indistintamente entre dos nucleones cualesquiera, protones o neutrones. Su alcance es del orden de las dimensiones nucleares (10^-15 m), pero es más intensa que la fuerza electromagnética.

La fuerza o interacción nuclear débil es la responsable de la desintegración beta de los neutrones, los neutrinos son sensibles únicamente a este tipo de interacción. Su intensidad es menor que la de la fuerza electromagnética y su alcance es aún menor que el de la interacción nuclear fuerte (10^-18 m).

Todo lo que sucede en el Universo es debido a la actuación de una o varias de estas fuerzas que se diferencian unas de otras porque cada una implica el intercambio de un tipo diferente de partícula, denominada partícula de intercambio o intermediaria. Todas las partículas de intercambio son bosones, mientras que las partículas origen de la interacción son fermiones.

En la actualidad, los científicos intentan demostrar que todas estas interacciones, aparentemente diferentes, son manifestaciones, en circunstancias distintas, de un modo único de interacción. El término ‘teoría del campo unificado‘ engloba a las nuevas teorías en las que dos o más de las cuatro fuerzas fundamentales aparecen como si fueran básicamente idénticas. La teoría de la gran unificación intenta unir en un único marco teórico las interacciones nuclear fuerte y nuclear débil, y la fuerza electromagnética. Esta teoría de campo unificado se halla todavía en proceso de ser comprobada. La teoría del todo es otra teoría de campo unificado que pretende proporcionar una descripción unificada de las cuatro fuerzas fundamentales. Hoy, la mejor candidata a convertirse en una teoría del todo es la teoría de supercuerdas.