Las cuatro fuerzas fundamentales

 En el mundo de la física existen muchísimas interacciones entre sistemas determinados. Ya pueden ser tanto astros orbitando entre sí como nucleos atómicos chocando y liberando neutrones, todas estas interacciones son descriptibles por la física actual y su resultado se puede prever y calcular mediante el uso matemático de conceptos de la realidad como puede ser, por ejemplo, la fuerza de la gravedad.

El caso es, realmente en la naturaleza, ¿cuáles son las interacciones que se producen y con las que se puede describir la realidad?, es decir: ¿Qué fuerzas naturales existen? A esta pregunta ya se encarga la teoría cuántica de campo de dar respuesta: las fuerzas naturales que definen todas las interacciones de las partículas que componen la realidad son 4, las llamadas 4 fuerzas o interacciones fundamentales. Estas fuerzas son (ordenadas de menor a mayor intensidad):

• Fuerza gravitatoria: fuerza derivada de la interacción de los sistemas con masa o energía con el campo gravitatorio que da lugar a una interacción de atracción entre las partículas. Es la fuerza más débil de todas y fue teorizada inicialmente por el físico inglés Isaac Newton, que estableció la primera ecuación de la Gravitación Universal, la cual, hasta hace pocas décadas, ha servido como ley de la gravedad (hasta la teoría de la relatividad general de Albert Einstein), y por el astrónomo alemán Johannes Kepler, cuyos estudios se centraron sobre todo en definir las órbitas astronómicas mediante las tres leyes de Kepler. Se prevé que esta fuerza sea resultado del intercambio de unas partículas todavía no descubiertas en el LHC llamadas gravitones. El alcance de esta fuerza es infinito.
• Fuerza nuclear débil: esta interacción de partículas es la que se manifiesta en las reacciones nucleares que se dan, por ejemplo, en estrellas, y es la responsable de la emisión de radiación en procesos de fisión y fusión de nucleos atómicos. Se produce por el intercambio de los bosones W y Z y su alcance se limita a los 10^-18 metros. Su actuación es sobre el sabor (o tipo) de quarks y leptones que interactuan con ella.
• Fuerza electromagnética: esta poderosa interacción se produce cuando existen dos cuerpos cargados eléctricamente, es decir, en los cuales existe una diferencia entre la cantidad de protones y electrones. Su actuación es atractiva o repulsiva entre cargas, dependiendo si estas poseen diferente o igual signo respectivamente, con lo que tenemos un asombroso alcance que se extiende al infinito, al igual que la interacción gravitatoria.

• Fuerza nuclear fuerte: la interacción más poderosa de todas en materia de intensidad, es la que mantiene las partículas de los núcleos atómicas unidas, en el caso de la residual, de manera que actúa por la cromodinámica cuántica, como los quarks en la fundamental. Esta interacción intercambia mesones y su radio de actuación se extiende únicamente a los 10^-15 metros. Es 100 veces más intensa que la fuerza electromagnética y 10^14 veces más que la nuclear débil, asi como 10^39 veces más poderosa que la fuerza gravitatoria.

Por increíble que parezca, cualquier interacción entre cuerpos se puede definir con una de estas cuatro interacciones fundamentales, dado que todo se puede reducir a la interacción a nivel cuántico definida con estas cuatro fuerzas. Sencillamente fascinante.

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