Hoy en día los físicos modelan el mundo en base a cuatro fuerzas. En teoría cualquier interacción de materia en el universo se puede explicar en base a estas cuatro fuerzas. El problema es que no existe una teoría que explique el funcionamiento de todas las fuerzas, ese es el mayor reto de la física actual.
Se cree que en el momento en que ocurrió el Big Bang, solo existía una única fuerza. Y después se dividieron en 4: la gravedad, la electromagnética, la nuclear fuerte y la nuclear débil.
La gravedad
Es la fuerza más débil de todas pero afecta a TODA la materia del universo. Además tiene el mayor alcance de todas.
La primera teoría para definir el comportamiento de la gravedad fue formulada por Newton hace unos 300 años. Pero esta teoría es tan solo una aproximación a la realidad, entonces llegó Einstein hace poco menos de 100 años y formuló su Teoría General de la Relatividad. La teoría de Einstein es mucho más general y precisa, y está aceptada prácticamente por toda la comunidad científica.
Según las teorías actuales, la fuerza de la gravedad se genera gracias a la interacción de los gravitones. Que son unas partículas que aun no han sido detectadas, pero se cree que son las responsables de transmitir la fuerza de la gravedad.
Para comparar con las otras fuerzas vamos a definir un par de valores. Primero la Magnitud relativa, que va a ser un valor con el que definiremos la «potencia» que tiene la fuerza. Y con el Comportamiento definimos el ritmo de decrecimiento de la fuerza, donde r es la distancia. No os asustéis con estos numericos, al terminar el artículo nos serviran para comparar el alcance y la potencia de cada fuerza.
Características:
- Magnitud relativa: 10^0
- Comportamiento: 1/(r^2)
- Partícula responsable: gravitón
Electromagnetismo
El electromagnetismo actúa entre partículas cargadas. Es una fuerza de bastante alcance y bastante potente. Es la fuerza que mantiene unidos los átomos de materia que vemos día a día. Además es la que actúa por ejemplo en los imanes, en la transmisión de ondas de radio, televisión, en los láseres etc.
Cada partícula cargada genera un campo (una zona) donde actúa la fuerza electromagnética
Una carga positiva y una negativa se atraen
Las bases teoría electromagnética fueron definidas por nuestro colega Maxwell, y su modelo está generalmente aceptado. Pero hoy en día se utiliza una teoría más acorde a las ideas actuales, denominada electrodinámica cuántica.
Junto con la Gravitación es la fuerza a la que más acostumbrados estamos, ya que está afectando a todo lo que vemos a nuestro alrededor. Por ejemplo, las partículas de nuestro cuerpo se mantienen unidas gracias a la fuerza electromagnética.
Características:
- Magnitud relativa: 10^38
- Comportamiento: 1/(r^2)
- Partícula responsable: fotón
Si comparamos la Magnitud relativa del electromagnetismo con la gravedad vemos que es muchísimo más potente. Pero el ritmo de decrecimiento de la fuerza (Comportamiento) es el mismo.
Fuerza nuclear fuerte
Esta fuerza fuerza ya no es tan evidente como las anteriores, ya que no se puede ver a simple vista.
Supongamos que toda la materia está compuesta de átomos, y que estos átomos están compuestos fundamentalmente por protones (Tienen carga positiva) y neutrones (No tienen carga). Además, estos protones y neutrones están compuestos por unas partículas más pequeñas llamadas quarks. Para que los quarks se mantengan unidos en el núcleo de los átomos, interviene la Fuerza nuclear fuerte. Esta fuerza es más potente que la Electromagnética pero su alcance es mucho menor.
Las partículas responsables en la transmisión de esta fuerza son los gluones. Los gluones hacen que los quarks se mantengan unidos y que los núcleos se los átomos sean estables.
Características:
- Magnitud relativa: 10^40
- Comportamiento: 1/(r^7)
- Partícula responsable: gluón
Fuerza nuclear débil
Esta es la fuerza más complicada de entender. Vamos a intentar dar una explicación lo más sencilla posible. Se podría decir que es muy parecida a la fuerza nuclear fuerte pero mucho más débil, y además afecta a muchas más partículas subatómicas además de a los quarks.
Al interaccionar, ciertas partículas intercambian bosones, y estos bosones transmiten la fuerza nuclear débil. Esta fuerza permite que las partículas al interaccionar intercambien masa, energía, carga eléctrica y «flavor» (Ya explicaremos esto más adelante).
Según los físicos, «todo lo que no se puede explicar con las fuerzas anteriores se incluye dentro de esta fuerza».
Características:
- Magnitud relativa: 10^15
- Comportamiento: 1/(r^5) hasta 1/(r^7)
- Partícula responsable: la partícula boson W+/W- y el boson Zº
