Esta teor\u00eda tambi\u00e9n fue el resultado de una publicaci\u00f3n de Einstein<\/a> de 1905. en esta teor\u00eda quedaron sentadas las bases de que el movimiento y el reposo son conceptos relativos, no son absolutos, como tampoco habr\u00e1 un sistema de referencia absoluto con respecto al cual uno pueda medir la velocidad de la luz.<\/p>\n Pero hab\u00eda m\u00e1s cosas que ten\u00edan que ser relativas. En este teor\u00eda, la masa y la energ\u00eda tambi\u00e9n dependen de la velocidad, como lo hacen la intensidad del campo el\u00e9ctrico y del magn\u00e9tico.<\/p>\n <\/p>\n Einstein<\/a> descubri\u00f3 que la masa de una part\u00edcula es siempre proporcional a la energ\u00eda que contienen, supuesto que se haya tenido en cuenta una gran cantidad de energ\u00eda en reposo<\/em> de una part\u00edcula cualquiera, como se denota a continuaci\u00f3n:<\/p>\n E = mc2<\/sup><\/p>\n Como la velocidad de la luz es muy grande, esta ecuaci\u00f3n sugiere que cada part\u00edcula debe almacenar una cantidad enorme de energ\u00eda, y en parte esta predicci\u00f3n fue la que hizo que la teor\u00eda de la relatividad<\/a> tuviese tanta importancia para la f\u00edsica (\u00a1y para todo el mundo!). Para que la teor\u00eda de la relatividad<\/a> tambi\u00e9n sea autoconsistente tiene que ser holista<\/em>, esto es, que todas las cosas y todo el mundo obedezcan a las leyes de la relatividad<\/a>. No son s\u00f3lo los relojes los que se atrasan a grandes velocidades, sino que todos los procesos animados se comportan de la forma tan inusual que describe esta teor\u00eda cuando nos acercamos a la velocidad de la luz. El coraz\u00f3n humano es simplemente un reloj biol\u00f3gico y latir\u00e1 a una velocidad menor cuando viaje en un veh\u00edculo espacial a velocidades cercanas a la de la luz. Este extra\u00f1o fen\u00f3meno conduce a lo que se conoce como la \u201cparadoja de los gemelos\u201d, sugerida por Einstein<\/a>, en la que dos gemelos id\u00e9nticos tienen diferente edad cuando se reencuentran despu\u00e9s de que uno haya permanecido en la Tierra mientras que el otro ha viajado a velocidades relativistas.<\/p>\n Einstein<\/a> comprendi\u00f3 r\u00e1pidamente que las leyes de la gravedad tambi\u00e9n tendr\u00edan que ser modificadas para que cumplieran el principio relativista.<\/p>\n Para poder aplicar el principio de la relatividad<\/a> a la fuerza gravitatoria, el principio tuvo que ser extendido de la siguiente manera: no s\u00f3lo debe ser imposible determinar la velocidad absoluta del laboratorio, sino que tambi\u00e9n es imposible distinguir los cambios de velocidad de los efectos de una fuerza gravitatoria.<\/p>\n Einstein<\/a> comprendi\u00f3 que la consecuencia de esto era que la gravedad hace al espacio-tiempo lo que la humedad a una hoja de papel: deformar la superficie con desigualdades que no se pueden eliminar. Hoy en d\u00eda se conocen muy bien las matem\u00e1ticas de los espacios curvos, pero en el \u00e9poca de Einstein<\/a> el uso de estas nociones matem\u00e1ticas tan abstractas para formular leyes f\u00edsicas era algo completamente nuevo, y le llev\u00f3 varios a\u00f1os encontrar la herramienta matem\u00e1tica adecuada para formular su teor\u00eda general de la relatividad<\/a> que describe c\u00f3mo se curva el espacio en presencia de grandes masas como planetas y estrellas.<\/p>\n Einstein<\/a> ten\u00eda la idea en su mente desde 1907 (la relatividad<\/a> especial la formul\u00f3 en 1905), y se pas\u00f3 8 a\u00f1os buscando las matem\u00e1ticas adecuadas para su formulaci\u00f3n.<\/p>\n Leyendo el material enviado por un amigo al que pidi\u00f3 ayuda, Einstein<\/a> qued\u00f3 paralizado. Ante \u00e9l, en la primera p\u00e1gina de una conferencia dada ante el Sindicato de Carpinteros, 60 a\u00f1os antes por un tal Riemann, ten\u00eda la soluci\u00f3n a sus desvelos: el tensor m\u00e9trico<\/a> de Riemann<\/em>, que le permitir\u00eda utilizar una geometr\u00eda espacial de los espacios curvos que explicaba su relatividad<\/a> general.<\/p>\n No est\u00e1 mal que en este punto recordemos la fuerza magn\u00e9tica y gravitatoria que nos puede ayudar a comprender mejor el comportamiento de las part\u00edculas subat\u00f3micas.<\/p>\n El electromagnetismo, dec\u00edamos al principio, es la fuerza con la cual dos part\u00edculas cargadas el\u00e9ctricamente se repelen (si sus cargas son iguales) o se atraen (si tienen cargas de signo opuesto).<\/p>\n La interacci\u00f3n magn\u00e9tica es la fuerza que experimenta una part\u00edcula el\u00e9ctricamente cargada que se mueve a trav\u00e9s de un campo magn\u00e9tico. Las part\u00edculas cargadas en movimiento generan un campo magn\u00e9tico como, por ejemplo, los electrones<\/a> que fluyen a trav\u00e9s de las espiras de una bobina.<\/p>\n Las fuerzas magn\u00e9ticas y el\u00e9ctricas est\u00e1n entrelazadas. En 1873, James Clerk Maxwell consigui\u00f3 formular las ecuaciones completas que rigen las fuerzas el\u00e9ctricas y magn\u00e9ticas, descubiertas experimentalmente por Michael Faraday. Se consigui\u00f3 la teor\u00eda unificada del electromagnetismo que nos vino a decir que la electricidad y el magnetismo eran dos aspectos de una misma cosa.<\/p>\n La interacci\u00f3n es universal, de muy largo alcance (se extiende entre las estrellas), es bastante d\u00e9bil. Su intensidad depende del cociente entre el cuadrado de la carga del electr\u00f3n<\/a> y 2hc<\/em> (dos veces la constante de Planck<\/a> por la velocidad de la luz). Esta fracci\u00f3n es aproximadamente igual a 1\/137\u2019036\u2026, o lo que llamamos \u03b1 y se conoce como constante de estructura fina<\/em>.<\/p>\n En general, el alcance de una interacci\u00f3n electromagn\u00e9tica es inversamente proporcional a la masa de la part\u00edcula mediadora, en este caso, el fot\u00f3n<\/a>, sin masa.<\/p>\n Tambi\u00e9n antes hemos comentado sobre la interacci\u00f3n gravitatoria de la que Einstein<\/a> descubri\u00f3 su compleja estructura y la expuso al mundo en 1915 con el nombre de teor\u00eda general de la relatividad<\/a>, y la relacion\u00f3 con la curvatura del espacio y el tiempo. Sin embargo, a\u00fan no sabemos c\u00f3mo se podr\u00edan reconciliar las leyes de la gravedad y las leyes de la mec\u00e1nica cu\u00e1ntica (excepto cuando la acci\u00f3n gravitatoria es suficientemente d\u00e9bil).<\/p>\n La teor\u00eda de Einstein<\/a> nos habla de los planetas y las estrellas del cosmos. La teor\u00eda de Planck, Heisemberg, Schr\u00f6dinger, Dirac, Feynman y tantos otros, nos habla del comportamiento del \u00e1tomo, del n\u00facleo, de las part\u00edculas elementales en relaci\u00f3n a estas interacciones fundamentales. La primera se ocupa de los cuerpos muy grandes y de los efectos que causan en el espacio y en el tiempo; la segunda de los cuerpos muy peque\u00f1os y de su importancia en el universo at\u00f3mico. Cuando hemos tratado de unir ambos mundos se produce una gran explosi\u00f3n de rechazo. Ambas teor\u00edas son (al menos de momento) irreconciliables.<\/p>\n La part\u00edcula mediadora es el hipot\u00e9tico gravit\u00f3n<\/a>. Aunque a\u00fan no se ha descubierto experimentalmente, sabemos lo que predice la mec\u00e1nica cu\u00e1ntica: que tiene masa nula y esp\u00edn<\/a> 2.<\/p>\n La ley general para las interacciones es que, si la part\u00edcula mediadora tiene el esp\u00edn<\/a> par, la fuerza entre cargas iguales es atractiva y entre cargas opuestas repulsiva. Si el esp\u00edn<\/a> es impar (como en el electromagnetismo) se cumple a la inversa.<\/p>\n Pero antes de seguir profundizando en estas cuestiones hablemos de las propias part\u00edculas subat\u00f3micas, para lo cual la teor\u00eda de la relatividad<\/a> especial, que es la teor\u00eda de la relatividad<\/a> sin fuerza gravitatoria, es suficiente.<\/p>\n Si viajamos hacia lo muy peque\u00f1o tendremos que ir m\u00e1s all\u00e1 de los \u00e1tomos, que son objetos voluminosos y fr\u00e1giles comparados con lo que nos ocupar\u00e1 a continuaci\u00f3n: el n\u00facleo at\u00f3mico y lo que all\u00ed se encuentra. Los electrones<\/a>, que ahora vemos \u201ca gran distancia\u201d dando vueltas alrededor del n\u00facleo, son muy peque\u00f1os y extremadamente robustos. El n\u00facleo est\u00e1 constituido por dos especies de bloques: protones<\/a> y neutrones<\/a>. El prot\u00f3n<\/a> (del griego \u03c0\u03c1\u03ce\u03c4\u03bf\u03c2, primero<\/em>) debe su nombre al hecho de que el n\u00facleo at\u00f3mico m\u00e1s sencillo, que es el hidr\u00f3geno, est\u00e1 formado por un solo prot\u00f3n<\/a>. Tiene una unidad de carga positiva. El neutr\u00f3n<\/a> recuerda al prot\u00f3n<\/a> como si fuera su hermano gemelo: su masa es pr\u00e1cticamente la misma, su esp\u00edn<\/a> es el mismo, pero en el neutr\u00f3n<\/a>, como su propio nombre da a entender, no hay carga el\u00e9ctrica; es neutro.<\/p>\n La masa de estas part\u00edculas se expresa en una unidad llamada mega-electr\u00f3n-voltio o MeV, para abreviar. Un MeV, que equivale a 106<\/sup> electr\u00f3n-voltios, es la cantidad de energ\u00eda de movimiento que adquiere una part\u00edcula con una unidad de carga (tal como un electr\u00f3n<\/a> o un prot\u00f3n<\/a>) cuando atraviesa una diferencia de potencial de 106<\/sup> (1.000.000) voltios. Como esta energ\u00eda se transforma en masa, el MeV es una unidad \u00fatil de masa para las part\u00edculas elementales.<\/p>\n La mayor\u00eda de los n\u00facleos at\u00f3micos contienen m\u00e1s neutrones<\/a> que protones<\/a>. Los protones<\/a> se encuentran tan juntos en el interior de un n\u00facleo tan peque\u00f1o que se deber\u00edan repeles entre s\u00ed fuertemente, debido a que tienen cargas el\u00e9ctricas del mismo signo. Sin embargo, hay una fuerza que los mantiene unidos estrechamente y que es mucho m\u00e1s potente e intensa que la fuerza electromagn\u00e9tica<\/a>: la fuerza o interacci\u00f3n nuclear fuerte, unas 102<\/sup> veces mayor que la electromagn\u00e9tica, y aparece s\u00f3lo entre hadrones<\/a> para mantener a los nucleones<\/a> confinados dentro del n\u00facleo. Act\u00faa a una distancia tan corta como 10-15 metros, o lo que es lo mismo, 0\u2019000000000000001 metros.<\/sup><\/p>\n La interacci\u00f3n fuerte est\u00e1 mediada por el intercambio de mesones<\/a> virtuales, 8 gluones<\/a> que, como su mismo nombre indica (glue<\/em> en ingl\u00e9s es pegamento<\/em>), mantiene a los protones<\/a> y neutrones<\/a> bien sujetos en el n\u00facleo, y cuanto m\u00e1s se tratan de separar, m\u00e1s aumenta la fuerza que los retiene, que crece con la distancia, al contrario que ocurre con las otras fuerzas.<\/p>\n La luz es una manifestaci\u00f3n del fen\u00f3meno electromagn\u00e9tico y est\u00e1 cuantizada en \u201cfotones<\/a>\u201d, que se comportan generalmente como los mensajeros de todas las interacciones electromagn\u00e9ticas. As\u00ed mismo, como hemos dejado rese\u00f1ado en el p\u00e1rrafo anterior, la interacci\u00f3n fuerte tambi\u00e9n tiene sus cuantos (los gluones<\/a>). El f\u00edsico japon\u00e9s Hideki Yukawa (1907 \u2013 1981) predijo la propiedad de las part\u00edculas cu\u00e1nticas asociadas a la interacci\u00f3n fuerte, que m\u00e1s tarde se llamar\u00edan piones<\/a><\/em>. Hay una diferencia muy importante entre los piones<\/a> y los fotones<\/a>: un pi\u00f3n<\/a> es un trozo de materia con una cierta cantidad de \u201cmasa\u201d. Si esta part\u00edcula est\u00e1 en reposo, su masa es siempre la misma, aproximadamente 140 MeV, y si se mueve muy r\u00e1pidamente, su masa parece aumentar en funci\u00f3n E = mc2<\/sup>. Por el contrario, se dice que la masa del fot\u00f3n<\/a> en reposo es nula. Con esto no decimos que el fot\u00f3n<\/a> tenga masa nula, sino que el fot\u00f3n<\/a> no puede estar en reposo. Como todas las part\u00edculas de masa nula, el fot\u00f3n<\/a> se mueve exclusivamente con la velocidad de la luz, 299.792\u2019458 Km\/s, una velocidad que el pi\u00f3n<\/a> nunca puede alcanzar porque requerir\u00eda una cantidad infinita de energ\u00eda cin\u00e9tica. Para el fot\u00f3n<\/a>, toda su masa se debe a su energ\u00eda cin\u00e9tica.<\/p>\n Los f\u00edsicos experimentales buscaban part\u00edculas elementales en las trazas de los rayos c\u00f3smicos que pasaban por aparatos llamados c\u00e1maras de niebla<\/em>. As\u00ed encontraron una part\u00edcula coincidente con la masa que deber\u00eda tener la part\u00edcula de Yukawa, el pi\u00f3n<\/a>, y la llamaron mes\u00f3n<\/em> (del griego medio<\/em>), porque su masa estaba comprendida entre la del electr\u00f3n<\/a> y la del prot\u00f3n<\/a>. Pero detectaron una discrepancia que consist\u00eda en que esta part\u00edcula no era afectada por la interacci\u00f3n fuerte, y por tanto, no pod\u00eda ser un pi\u00f3n<\/a>. Actualmente nos referimos a esta part\u00edcula con la abreviatura \u03bc y el nombre de mu\u00f3n<\/em>, ya que en realidad era un lept\u00f3n<\/a>, hermano gemelo del electr\u00f3n<\/a>, pero con 200 veces su masa.<\/p>\n Antes de seguir veamos las part\u00edculas elementales de vida superior a 10-20<\/sup> segundos que eran conocidas en el a\u00f1o 1970.<\/p>\n\n
<\/a><\/span>
<\/a><\/span>