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Fuerzas fundamentales

Las fuerzas fundamentales son, según señalan los expertos en física de partículas, interacciones producidas en el universo que no llegan a ser desglosadas en procesos o fenómenos más básicos.

Este conjunto engloba a un modelo estándar conformado, en principio, por cuatro elementos: la fuerza nuclear débil, la fuerza nuclear fuerte, la fuerza de gravedad y la fuerza electromagnética.

Investigaciones realizadas años atrás dejan abierta la posibilidad de reconocer oficialmente a una quinta fuerza que, de acuerdo a las hipótesis, permitirían comprender más y mejor a la materia oscura y, en definitiva, sumar precisiones y develar incógnitas relacionadas al universo. Todavía queda mucho trabajo por hacer y más hallazgos por concretar, pero se cree que se ha identificado a una partícula que únicamente se vincula, a escasa distancia, con neutrones y electrones. Bosón X protofóbico es la denominación que se le ha dado.

Interacciones fundamentales

Las interacciones fundamentales entre partículas subatómicas son cuatro fuerzas: la nuclear débil, la nuclear fuerte, la gravitatoria y la electromagnética.

Resulta interesante mencionar que los científicos han apelado ya al principio de equivalencia conectado a la teoría de la relatividad general a fin de determinar cómo y cuál podría instituirse como la número cinco de las fuerzas fundamentales. Asimismo, se han destinado recursos para la medición de la constante gravitacional en el interior de una mina y, en ese contexto, cobró notoriedad la idea de la existencia de una fuerza de tipo repulsivo cuyo rango oscilaría entre centímetros y kilómetros.

Si tienes solo unos segundos, lee estos puntos claves:
  • Las fuerzas fundamentales incluyen la fuerza nuclear débil, la fuerza nuclear fuerte, el electromagnetismo y la gravedad.
  • Dichas fuerzas tienen implicaciones cosmológicas y desempeñan un papel en el estudio de todo, desde el Big Bang hasta la estructura del cosmos.
  • La teoría cuántica sugiere la existencia de una partícula fundamental, el bosón de Higgs, que es esencial en el campo cuántico.
  • Las fuerzas fundamentales son un área de investigación activa, con estudios recientes centrados en características como las propiedades magnéticas de los muones y la medición precisa de la interacción nuclear fuerte.

Características de las fuerzas fundamentales

Más allá de saber cuáles son las fuerzas fundamentales es conveniente estar al tanto de las características que presentan cada una de las también llamadas interacciones fundamentales que involucran a partículas subatómicas.

La fuerza nuclear débil, indica la teoría, nace cuando se emiten o se absorben (es decir, hay un intercambio) de partículas masivas de clase bosón Z y W, las cuales, tal como se concluye tomando en consideración el principio de incertidumbre de Heisenberg, poseen una vida corta. Esta variedad de interacción, responsable de procesos como la desintegración beta y la impulsora principal de la fisión nuclear, perturba a todos los fermiones que se conocen hasta el momento.

La fuerza nuclear fuerte le da unión a los nucleones gracias a su capacidad tanto para vencer la repulsión electromagnética que surge entre protones de igual carga eléctrica como para hacer que los neutrones queden hermanados entre ellos y enlazados, incluso, con los protones.

De focalizarnos en el ámbito del electromagnetismo, por agregar otra opción, conseguiremos recopilar datos valiosos en torno a la interacción electromagnética. Gana visibilidad en este marco, además, la llamada fuerza de Lorentz, una clase de fuerza que ejerce todo campo electromagnético que ha recibido una corriente eléctrica o bien una partícula con carga eléctrica.

La gravedad, por su parte, es un fenómeno caracterizado por la atracción entre sí de campos de materia y elementos poseedores de energía o de masa, tal como se aprecia al analizar la interacción entre galaxias, planetas y otros objetos presentes en el universo.

Cargas eléctricas

El magnetismo y la electricidad son dos fenómenos que se unen en la interacción electromagnética. Adquieren relevancia en este campo las ecuaciones de Maxwell y las explicaciones que dio Albert Einstein respecto al efecto fotoeléctrico, por ejemplo.

Implicaciones cosmológicas

A medida que se avanza en el estudio de las fuerzas fundamentales se incrementa la curiosidad por las implicancias cosmológicas de estas interacciones.

Es enriquecedor informarse sobre cómo las fuerzas fundamentales han tenido relevancia a lo largo del proceso evolutivo del universo, de qué modo se relacionan con el Big Bang y qué nivel de influencia o protagonismo tienen sobre todo aquello que le da estructura al cosmos.

Hace más de seis décadas, un grupo de físicos postuló que, frente a episodios con registros de temperaturas extremadamente elevadas como las que tuvieron las pequeñas partículas de los inicios del universo, podrían unificarse la fuerza electromagnética y la fuerza nuclear débil generando una interacción electrodébil.

Tampoco hay que pasar por alto el aporte cosmológico del modelo de concordancia asociado al Big Bang, el cual proporciona herramientas para comprender, entre otras cuestiones, de qué se trata la expansión acelerada observada en supernovas y galaxias y cómo es el fondo cósmico de microondas.

Profundizando en la teoría cuántica de campos se llega al modelo estándar de la física de partículas que, en su desarrollo, plantea la existencia de una partícula fundamental bautizada como bosón de Higgs. De acuerdo a la hipótesis y los estudios del físico británico Peter Higgs, este bosón compone el cuanto del campo cuántico dado a conocer popularmente como campo de Higgs. A fin de comprobar su existencia y evaluar sus propiedades se han ido utilizando dispositivos como el Gran Colisionador de Hadrones, por citar un ejemplo.

Mecánica cuántica

Dentro de la teoría de la mecánica cuántica, la llamada constante de Planck resulta clave para, entre otras cuestiones, establecer la proporción entre la energía presente en un fotón y la frecuencia correspondiente a la onda electromagnética que se asocia a ella.

Ver también: Concordancia

Novedades vinculadas a las fuerzas fundamentales

La actividad científica no se detiene y las fuerzas fundamentales siguen presentes en múltiples proyectos de investigación. Por ello, con cierta frecuencia se publican en medios especializados y en la prensa en general artículos que difunden los resultados de diferentes estudios y experimentos.

Se ha puesto la lupa de los expertos, concretamente, en cómo oscilan o se comportan los muones y cuáles son sus propiedades magnéticas, así como también se ha llegado a anunciar que, por primera vez, se pudo medir con una gran exactitud la interacción nuclear fuerte. Este logro es esencial para arribar a una teoría global y unificada que explique en un mismo espacio todas las fuerzas fundamentales de la naturaleza.

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Cómo citar este artículo Publicado por Verónica Gudiña, el 24 de enero de 2024. Fuerzas fundamentales - Qué son, características, definición y concepto. Disponible en https://definicion.de/fuerzas-fundamentales/
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