Gravedad, electromagnetismo, fuerza débil y fuerza fuerte. Ellas rigen las interacciones en el universo. La ciencia todavía otea un nuevo horizonte al respecto.
Las cuatro fuerzas de la naturaleza: ¿Cuáles son?
Las cuatro fuerzas fundamentales de la naturaleza son cuatro: gravedad, electromagnetismo, fuerza débil y fuerza fuerte.
Aunque no se note, sobre nosotros y sobre todo lo que existe actúan estas cuatro fuerzas que sobre ciertas leyes naturales controlan todo lo que ocurre en el universo.
Esto va desde las partículas que componen un átomo hasta el funcionamiento de las galaxias.
Entenderlas es clave para descifrar grandes misterios de la ciencia.
De hecho, es el primer paso para alcanzar algo que por ahora solo es una utopía.
Nos referimos a una gran teoría del todo que explique unificadamente cómo funciona el universo.
Comencemos por lo que sí conocemos.
Las cuatro fuerzas de la naturaleza: La gravedad
Hablemos primero de la más famosa de todas las fuerzas: la gravedad.
En el colegio nos enseñaron que Isaac Newton, supuestamente después de que le cayó una manzana en la cabeza, describió la gravedad como la atracción entre dos cuerpos.
Sin embargo, siglos después Albert Einstein formuló su revolucionaría teoría de la relatividad genera.
Esta dice que la gravedad en realidad es el resultado de una deformación del espacio-tiempo, producida por la masa de las cosas.
Hay que imaginar el espacio-tiempo como un tejido sobre el cual hay un objeto con una gran cantidad de masa, como el Sol, por ejemplo,
Lo que ocurre es que la masa de ese objeto deforma el tejido del espacio-tiempo y hace que otros objetos más pequeños, como la Tierra, caigan en esa deformación y tengan una trayectoria alrededor del objeto más masivo.
La cantidad de gravedad depende de la masa de los objetos, así que a escalas cuánticas.
Es decir, diminutas partículas subatómicas, la gravedad no aporta mucho en comparación con las otras fuerzas.
Aunque no lo parezca, la gravedad es la más débil de las cuatro fuerzas.
Por ejemplo, con solo levantar un brazo ya se está desafiando la gravedad que ejerce un objeto tan grande como la Tierra sobre el brazo.
Las cuatro fuerzas de la naturaleza: El electromagnetismo
La segunda fuerza es el electromagnetismo.
Esta es la fuerza que hace que las partículas con carga eléctrica se atraigan o repelan, dependiendo de si su carga es positiva o negativa.
Gracias al electromagnetismo, los electrones de carga negativa se mantienen alrededor de los protones de carga positiva con lo cual forman los átomos, que a su vez integran todos los seres y objetos que conocemos.
La fuerza electromagnética es la base del funcionamiento de cualquiera de los aparatos electrónicos que se utilizan a diario.
Además, gracias al electromagnetismo podemos ver el mundo que nos rodea, porque esta fuerza se transmite por unas partículas que llamamos fotones, que son básicamente la luz.
Las cuatro fuerzas de la naturaleza: La fuerza débil
Luego, tenemos la fuerza débil, que actúa a nivel subatómico.
Esta fuerza influye sobre los leptones, una familia de partículas a la cual pertenecen los electrones.
También actúa sobre los quarks, que son partículas de las que están hechos los protones y los neutrones que componen el núcleo de los átomos.
La fuerza débil es la responsable de un proceso llamado «desintegración de núcleos».
Este proceso tiene que ver con que debido a la acción de la fuerza débil, los quarks pueden transformarse, haciendo que los neutrones se conviertan en protones y viceversa, por solo mencionar un ejemplo.
Esto hace que los átomos de un elemento se transformen en átomos de otro elemento. A pesar de su nombre, la fuerza débil juega un papel muy importante en las violentas reacciones de fusión nuclear que le da la energía al Sol, que a su vez provee la energía necesaria para la mayor parte de la vida en la Tierra.
Las cuatro fuerzas de la naturaleza: La fuerza fuerte
Finalmente, tenemos la más poderosa de todas las fuerzas: la fuerza fuerte.
A diferencia de la fuerza débil, que está relacionada con la desintegración del núcleo de los átomos, la fuerza fuerte es la que mantiene a los núcleos unidos.
La fuerza fuerte preserva unidos los quarks y, por lo tanto, a los protones y neutrones en el núcleo de los átomos.
En pocas palabras, sin la fuerza fuerte no podrían formarse los núcleos, y sin ellos no habría átomos ni vida.
La fuerza fuerte también es la que hace posible la fisión nuclear, que proporciona la energía que se libera en una bomba atómica.
Entonces, tenemos cuatro fuerzas que fluyen por el universo y que mantienen un perfecto equilibrio para que todo funcione tal como lo conocemos.
Ahora, entremos a terrenos desconocidos.
Algunos aceleradores de partículas como el CERN en Europa y el Fermilab en Estados Unidos han desarrollado experimentos en los que han notado fenómenos extraños, que podrían ser señal de una quinta fuerza de la naturaleza.
De ser así, estos hallazgos serían una revolución dentro de la ciencia, pero de momento faltan más evidencias para poder afirmar que existe una nueva fuerza.
Y hay otro enigma.
¿Será que estas cuatro fuerzas en realidad son distintas manifestaciones de una sola superfuerza que rige todo el universo?
Veamos de dónde surge esta pregunta.
El electromagnetismo, la fuerza fuerte y la fuerza débil se explican bajo el Modelo Estándar, una teoría cuántica que describe las fuerzas como el resultado de un intercambio de partículas portadoras de energía o radiación.
A estas partículas se les llama bosones intermediarios.
Enigmas pendientes
Los físicos tienen pistas que les hacen creer que estas tres fuerzas podrían unirse en una sola. Pero lo que por ahora resulta imposible es incluir también a la gravedad.
Como ya explicamos, la gravedad se define por la teoría de la relatividad general, que no ha podido ser formulada como una teoría cuántica, como lo es el Modelo Estándar.
Es decir, la gravedad funciona muy bien para explicar el universo a escalas muy grandes como el sistema solar, pero en el mundo cuántico las reglas son muy distintas.
Entonces, ese es uno de los retos de la física moderna: desarrollar una teoría cuántica de la gravedad, que también describa esta fuerza como el producto de bosones intermediarios, como las tres fuerzas.
Para ello se ha propuesta la existencia de los gravitones, una partícula hipotética que sería el bosón intermediario de la fuerza gravitacional, es decir, la partícula que hace posible la gravedad.
Sin embargo, hasta ahora nadie ha podido observar un gravitón. Si algún día eso se lograra, los científicos estarían más cerca de unificar la gravedad con las demás fuerzas.
Eso nos acercaría a uno de los mayores anhelos de la ciencia: formular una Teoría del Todo que unifique todas las fuerzas, que reconcilie las leyes del mundo macroscópico con las del mundo cuántico, y que explique de manera elegante cómo funciona el universo.
Tomado de BBC News Mundo, Wikipedia, Médico Plus.
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