Fuerzas
según el Modelo Estándar de la Física de Partículas (MEFP)
Introducción.
En la naturaleza, existen cuatro fuerzas a saber: la fuerza
gravitatoria, la fuerza electromagnética,
la fuerza nuclear fuerte y la fuerza nuclear débil.
Las dos primeras, gravitatoria y electromagnética son de
largo alcance, mientras que las fuerzas nucleares son de corto alcance, afectan
solamente al núcleo atómico.
Los físicos prefieren denominarlas interacciones. Una
interacción consta de una fuerza y de una o varias partículas
virtuales portadoras de la
fuerza, como se muestra en la tabla de interacciones. Las cuatro interacciones
se manifiestan mediante un intercambio de partículas denominadas bosones.
Figura 1.Tabla de interacciones fundamentales.
La interacción gravitacional y la electromagnética tienen
alcance infinito, debido a que las partículas que interaccionan, gravitón y
fotón respectivamente,
tienen masa nula.
La interacción débil y la fuerte tienen alcance finito,
debido a que las partículas que interaccionan tienen masa no nula. Son los bosones
vectoriales y gluones.
Fueza Fuerte. Las partículas portadoras son los gluones
Fuerza Electromagnética. La partícula portadora
de es el fotón virtual. Si dos electrones se acercan, se emite un fotón virtual, que no puede ser medido y los electrones se
separan. Si tenemos un electrón y un positrón que se están alejando, se emite
un fotón virtual y las partículas se acercan. Por lo tanto, el fotón además de
ser virtual es inteligente, ya que se sabe
cuando el electrón se tiene que acercar o alejar.
Figura 2. Diagrama de Feynman de la interacción
electromagnética.
Fuerza Débil. Las partículas portadoras son los bosones Z, W-, W+,
Fuerza Gravitacional. La partícula portadora es el gravitón (no detectado experimentalmente).
Figura 3. Separación de fuerzas según el modelo actual.
Según el modelo actual, después del Big Bang, las cuatro fuerzas
estaban unidas en una sola. Aproximadamente a los 10-43 s se separa
la fuerza gravitatoria. A los 10-35 s se separa la fuerte, y
finalmente a los 10-12 s se separa la débil de la electromagnética.
Las teorías que intentar unificar la nuclear
fuerte con la electrodébil, reciben el nombre de teorías de gran unificación
(GTU).
La
Relatividad General explica la gravedad,
mediante la deformación del continuo espacio-tiempo, pero no explica como la
masa deforma el espacio.
La
Mecánica Cuántica explica las otras
tres, mediante partículas puntuales y virtuales portadoras de fuerza.
En las
fuerzas de largo alcance, no aparece la variable tiempo, lo que sugiere que la
acción se realiza instantáneamente, es decir a velocidad infinita. A su vez
esta velocidad infinita implica que entre los cuerpos que interacciona no
exista material alguno. Es decir la velocidad infinita exige la existencia del
vacío.
Esta
acción a distancia era un problema incluso para el propio Newton:
"El que la gravedad deba ser innata, inherente y esencial a la
materia, de modo que un cuerpo pueda actuar sobre otro a distancia, a través del
vacío, sin ninguna mediación que permita que su acción y fuerza se puedan
trasladarse uno a otro, es para mí un absurdo tan grande, que no creo que
ningún hombre dotado de una facultad de pensamiento apta para asuntos
filosóficos pueda caer nunca en él. La gravedad tiene que causarla un agente
que actúe constantemente de acuerdo con ciertas leyes; pero si este agente es
material o inmaterial lo dejo a consideración de mis lectores"[1].
Referencias
[1]Berkovitz, Joseph "Action at a
Distance in Quantum Mechanics". In Edward N. Zalta. The Stanford
Encyclopedia of Philosophy (2008 ).
