{"id":900,"date":"2010-05-20T08:47:47","date_gmt":"2010-05-20T06:47:47","guid":{"rendered":"http:\/\/www.emiliosilveravazquez.com\/blog\/?p=900"},"modified":"2010-05-20T08:47:43","modified_gmt":"2010-05-20T06:47:43","slug":"ano-internacional-de-la-astronomia-2009-en-espana-aia-iya2009-56","status":"publish","type":"post","link":"http:\/\/www.emiliosilveravazquez.com\/blog\/2010\/05\/20\/ano-internacional-de-la-astronomia-2009-en-espana-aia-iya2009-56\/","title":{"rendered":"\u00bfComo se curva el espacio-tiempo?"},"content":{"rendered":"

Curvatura del Espacio-Tiempo<\/strong><\/p>\n

Hay que entender que el espacio-tiempo es la descripci\u00f3n en cuatro dimensiones del universo en la que la posici\u00f3n de un objeto se especifica por tres coordenadas en el espacio y una en el tiempo.<\/p>\n

De acuerdo con la relatividad<\/a> especial, no existe un tiempo absoluto que pueda ser medido con independencia del observador, de manera que eventos simult\u00e1neos para un observador ocurren en instantes diferentes vistos desde otro lugar. El tiempo puede ser medido, por tanto, de manera relativa, como lo son las posiciones en el espacio (Euclides) tridimensional, y esto puede conseguirse mediante el concepto de espacio-tiempo. La trayectoria de un objeto en el espacio-tiempo se denomina por el nombre de l\u00ednea de universo<\/a><\/em>. La relatividad<\/a> general nos explica lo que es un espacio-tiempo curvo con las posiciones y movimientos de las part\u00edculas de materia.<\/p>\n

La curvatura del espacio-tiempo es la propiedad del espacio-tiempo en la que las leyes familiares de la geometr\u00eda no son aplicables en regiones donde los campos gravitatorios son intensos. La relatividad<\/a> general de Einstein<\/a>, nos explica y demuestra que el espacio-tiempo est\u00e1 \u00edntimamente relacionado con la distribuci\u00f3n de materia en el universo, y nos dice que el espacio se curva en presencia de masas considerables como planetas, estrellas o galaxias (entre otros).<\/p>\n

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En un espacio de s\u00f3lo dos dimensiones, como una l\u00e1mina de goma plana, la geometr\u00eda de Euclides se aplica de manera que la suma de los \u00e1ngulos internos de un tri\u00e1ngulo en la l\u00e1mina es de 180\u00b0. Si colocamos un objeto masivo sobre la l\u00e1mina de goma, la l\u00e1mina se distorsionar\u00e1 y los caminos de los objetos que se muevan sobre ella se curvaran. Esto es, en esencia, lo que ocurre en relatividad<\/a> general.<\/p>\n

En los modelos cosmol\u00f3gicos m\u00e1s sencillos basados en los modelos de Friedmann, la curvatura de espacio-tiempo est\u00e1 relacionada simplemente con la densidad media de la materia, y se describe por una funci\u00f3n matem\u00e1tica denominada m\u00e9trica de Robertson-Walker. Si un universo tiene una densidad mayor que la densidad cr\u00edtica<\/a>, se dice que tiene curvatura positiva, queriendo decir que el espacio-tiempo est\u00e1 curvado sobre s\u00ed mismo, como la superficie de una esfera; la suma de los \u00e1ngulos de un tri\u00e1ngulo que se dibuje sobre la esfera es entonces mayor que 180\u00b0. Dicho universo ser\u00eda infinito y se expandir\u00eda para siempre, es el universo abierto. Un universo de Einstein<\/a>-de Sitter tiene densidad cr\u00edtica<\/a> exacta y es, por consiguiente, espacialmente plano (euclideo) infinito en el espacio y en el tiempo.<\/p>\n

Hemos mencionado antes la relatividad<\/a> del tiempo que para el mismo suceso ser\u00e1 distinto en funci\u00f3n de qui\u00e9n sea el que cronometre; por ejemplo, el tiempo transcurre m\u00e1s despacio para el astronauta que en nave espacial viaja a velocidades pr\u00f3ximas a c<\/em>, la velocidad de la luz. Seg\u00fan la teor\u00eda de la relatividad<\/a> especial de Einstein<\/a>, en el caso antes se\u00f1alado, el tiempo del astronauta viajero avanza m\u00e1s lentamente en un factor que denotamos con la ecuaci\u00f3n \"\", cuando lo mide un sistema de referencia que viaja a una velocidad v<\/em> relativa al otro sistema de referencia; c<\/em> es la velocidad de la luz. Este principio ha sido verificado de muchas maneras; por ejemplo, comparando las vidas medias de los muones<\/a> r\u00e1pidos, que aumentan con la velocidad de las part\u00edculas en una cantidad predicha en este factor de la anterior ecuaci\u00f3n.<\/p>\n

Un ejemplo sencillo de la dilataci\u00f3n del tiempo es la conocida paradoja de los gemelos. Uno viaja al espacio y el otro lo espera en la Tierra. El primero hace un viaje a la velocidad de la luz hasta Alfa de Centauri y regresa. Cuando baja de la nave espacial, tiene 8’6 a\u00f1os m\u00e1s que cuando parti\u00f3 de la Tierra. Sin embargo, el segundo gemelo que esper\u00f3 en el planeta Tierra, al regreso de su hermano, era ya un viejo jubilado. El tiempo transcurrido hab\u00eda pasado m\u00e1s lento para el gemelo viajero.<\/p>\n

Otra curiosidad de la relatividad<\/a> especial es la que expres\u00f3 Einstein<\/a> mediante su famosa f\u00f3rmula de E = mc2<\/sup>, que nos viene a decir que masa y energ\u00eda son dos aspectos de una misma cosa. Podr\u00edamos considerar que la masa (materia), es energ\u00eda congelada. La bomba at\u00f3mica demuestra la certeza de esta ecuaci\u00f3n.<\/p>\n

El gr\u00e1fico de la p\u00e1gina anterior, que es una muestra de las tres posibles maneras en que puede estar conformado nuestro universo, depender\u00e1 finalmente, de la densidad critica.<\/p>\n

La densidad cr\u00edtica<\/a><\/em> est\u00e1 referida a la densidad media de materia requerida para que la gravedad detenga la expansi\u00f3n de nuestro universo. As\u00ed que si la densidad es baja se expandir\u00e1 para siempre, mientras que una densidad muy alta colapsar\u00e1 finalmente. Si tiene exactamente la densidad cr\u00edtica<\/a> ideal, de alrededor de 10-29<\/sup> g\/cm3<\/sup>, es descrito por el modelo al que antes nos referimos conocido como de Einstein<\/a>-de Sitter, que se encuentra en la l\u00ednea divisoria de estos dos extremos. La densidad media de materia que puede ser observada directamente en nuestro universo representa s\u00f3lo el 20% del valor cr\u00edtico. Puede haber, sin embargo, una gran cantidad de materia oscura<\/a> que elevar\u00eda la densidad hasta el valor cr\u00edtico. Las teor\u00edas de universo inflacionario predicen que la densidad presente deber\u00eda ser muy aproximada a la densidad cr\u00edtica<\/a>; estas teor\u00edas requieren la existencia de materia oscura<\/a>.<\/p>\n

Conforme a lo antes dicho, la densidad media de materia est\u00e1 referida al hecho de distribuir de manera uniforme toda la materia contenida en las galaxias a lo largo de todo el universo. Aunque las estrellas y los planetas son m\u00e1s densos que el agua (alrededor de 1 g\/cm3<\/sup>), la densidad media cosmol\u00f3gica es extremadamente baja, como se dijo antes, unos 10-29<\/sup> g\/cm3<\/sup>, o 10-5<\/sup> \u00e1tomos\/cm3<\/sup>, ya que el universo est\u00e1 formado casi exclusivamente de espacios vac\u00edos, virtualmente vac\u00edos, entre las galaxias. La densidad media es la que determinar\u00e1 si el universo se expandir\u00e1 o no para siempre.<\/p>\n

En presencia de grandes masas de materia, tales como planetas, estrellas y galaxias, est\u00e1 presente el fen\u00f3meno descrito por Einstein<\/a> en su teor\u00eda de la relatividad<\/a> general, la curvatura del espacio-tiempo, eso que conocemos como gravedad, una fuerza de atracci\u00f3n que act\u00faa entre todos los cuerpos y cuya intensidad depende de las masas y de las distancias que los separan; la fuerza gravitacional<\/a> disminuye con el cuadrado. La gravitaci\u00f3n es la m\u00e1s d\u00e9bil de las cuatro fuerzas fundamentales de la naturaleza. Isaac Newton<\/a> formul\u00f3 las leyes de la atracci\u00f3n gravitacional y mostr\u00f3 que un cuerpo se comporta gravitacionalmente como si toda su masa estuviera concentrada en su centro de gravedad. As\u00ed, pues, la fuerza gravitacional<\/a> act\u00faa a lo largo de la l\u00ednea que une los centros de gravedad de las dos masas (como la Tierra y la Luna, por ejemplo).<\/p>\n

En la teor\u00eda de la relatividad<\/a> general, la gravitaci\u00f3n se interpreta como una distorsi\u00f3n del espacio que se forma alrededor de la masa que provoca dicha distorsi\u00f3n, cuya importancia ir\u00eda en funci\u00f3n de la importancia de la masa que distorsiona el espacio que, en el caso de estrellas con gran volumen y densidad, tendr\u00e1n una importancia considerable, igualmente, la fuerza de gravedad de planetas, sat\u00e9lites y grandes objetos cosmol\u00f3gicos, es importante.<\/p>\n

Esta fuerza es la responsable de tener cohexionado a todo el universo, de hacer posible que existan las galaxias, los sistemas solares y que nosotros mismos tengamos bien asentados los pies a la superficie de nuestro planeta Tierra, cuya gravedad tira de nosotros para que as\u00ed sea.<\/p>\n

No obstante, a escala at\u00f3mica la fuerza gravitacional<\/a> resulta ser unos 1040<\/sup> veces m\u00e1s d\u00e9bil que la fuerza de atracci\u00f3n electromagn\u00e9tica, muy potente en el \u00e1mbito de la mec\u00e1nica cu\u00e1ntica donde las masas de las part\u00edculas son tan enormemente peque\u00f1as que la gravedad es despreciable.<\/p>\n

La gravitaci\u00f3n cu\u00e1ntica es la teor\u00eda en la que las interacciones gravitacionales entre los cuerpos son descritas por el intercambio de part\u00edculas elementales hipot\u00e9ticas denominadas gravitones<\/a>. El gravit\u00f3n<\/a> es el cuanto del campo gravitacional. Los gravitones<\/a> no han sido observados, aunque se presume que existen por analog\u00eda a los fotones<\/a> de luz.<\/p>\n

La teor\u00eda cu\u00e1ntica es un ejemplo de talento que debemos al f\u00edsico alem\u00e1n Max Planck (1.858 – 1.947) que, en el a\u00f1o 1.900 para explicar la emisi\u00f3n de radiaci\u00f3n de cuerpo negro de cuerpos calientes, dijo que la energ\u00eda se emite en cuantos<\/em>, cada uno de los cuales tiene una energ\u00eda igual a hv<\/em>, donde h<\/em> es la constante de Planck<\/a> (E = hv o \u0127 = h\/2\u03c0) y v<\/em> es la frecuencia de la radiaci\u00f3n. Esta teor\u00eda condujo a la teor\u00eda moderna de la interacci\u00f3n entre materia y radiaci\u00f3n conocida como mec\u00e1nica cu\u00e1ntica, que generaliza y reemplaza a la mec\u00e1nica cl\u00e1sica y a la teor\u00eda electromagn\u00e9tica de Maxwell.\u00a0 En la teor\u00eda cu\u00e1ntica no relativista se supone que las part\u00edculas no son creadas ni destruidas, que se mueven despacio con respecto a la velocidad de la luz y que tienen una masa que no cambia con la velocidad. Estas suposiciones se aplican a los fen\u00f3menos at\u00f3micos y moleculares y a algunos aspectos de la f\u00edsica nuclear. La teor\u00eda cu\u00e1ntica relativista se aplica a part\u00edculas que viajan cerca de la velocidad de la luz, como por ejemplo, el fot\u00f3n<\/a>.<\/p>\n

Por haberlo mencionado antes me veo obligado a explicar brevemente el significado de “cuerpo negro”, que est\u00e1 referido a un cuerpo hipot\u00e9tico que absorbe toda la radiaci\u00f3n que incide sobre \u00e9l. Tiene, por tanto, una absortancia y una emisividad de 1. Mientras que un aut\u00e9ntico cuerpo negro es un concepto imaginario, un peque\u00f1o agujero en la pared de un recinto a temperatura uniforme es la mejor aproximaci\u00f3n que se puede tener de \u00e9l en la pr\u00e1ctica.<\/p>\n

La radiaci\u00f3n de cuerpo negro es la radiaci\u00f3n electromagn\u00e9tica emitida por un cuerpo negro. Se extiende sobre todo el rango de longitudes de onda y la distribuci\u00f3n de energ\u00eda sobre este rango tiene una forma caracter\u00edstica con un m\u00e1ximo en una cierta longitud de onda, desplaz\u00e1ndose a longitudes de onda m\u00e1s cortas al aumento de temperaturas (ley de desplazamiento de Wien).<\/p>\n

No puedo continuar adelante sin explicar aqu\u00ed lo que son las part\u00edculas elementales como “constituyentes fundamentales” de toda la materia del universo.<\/p>\n

Hasta el descubrimiento del electr\u00f3n<\/a> por J. J. Thomson en 1.897, se pensaba que los \u00e1tomos eran los constituyentes fundamentales de la materia, como hab\u00eda postulado 400 a\u00f1os a. de C. Dem\u00f3crito de Abdera. Pero el hallazgo de Thomson, junto al de Rutherford del n\u00facleo at\u00f3mico y del prot\u00f3n<\/a> en 1.911, hizo evidente que los \u00e1tomos no eran elementales, en el sentido de que tienen estructura interna. El descubrimiento de Chadwick del neutr\u00f3n<\/a> en 1.932 complet\u00f3 el modelo at\u00f3mico basado en el n\u00facleo at\u00f3mico consistente en protones<\/a> y neutrones<\/a> rodeados de un n\u00famero suficiente de electrones<\/a> como para equilibrar la carga nuclear. Sin embargo, no explicaba la gran estabilidad del n\u00facleo, que claramente no pod\u00eda mantenerse unido por una interacci\u00f3n electromagn\u00e9tica, pues el neutr\u00f3n<\/a> no tiene carga el\u00e9ctrica.\u00a0 En 1.935, Yukawa sugiri\u00f3 que la fuerza de intercambio que lo manten\u00eda junto estaba mediada por part\u00edculas de vida corta, llamadas mesones<\/a>, que saltaban de un prot\u00f3n<\/a> a un neutr\u00f3n<\/a> y hacia atr\u00e1s de nuevo. Este concepto dio lugar al descubrimiento de las interacciones fuertes y de las interacciones d\u00e9biles, dando un total de cuatro interacciones fundamentales.<\/p>\n

Tambi\u00e9n dio lugar al descubrimiento de unas 200 part\u00edculas “elementales” de vida corta, algunas de las cuales eran claramente m\u00e1s elementales que las otras. En la clasificaci\u00f3n actual existen dos clases principales de part\u00edculas<\/p>\n\n\n\n\n\n
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Leptones<\/strong>:<\/p>\n<\/td>\n

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Electr\u00f3n, mu\u00f3n<\/a>, tau<\/a> y sus neutrinos<\/a>, que interaccionan tanto con las interacciones electromagn\u00e9ticas como con la interacci\u00f3n d\u00e9bil y que no tienen estructura interna aparente.<\/p>\n<\/td>\n<\/tr>\n

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Hadrones:<\/strong><\/p>\n<\/td>\n

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Bariones:<\/em><\/strong><\/p>\n<\/td>\n

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Protones, neutrones<\/a>, lambda<\/a>, signa, omega<\/a>.<\/p>\n<\/td>\n<\/tr>\n

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Mesones<\/em><\/strong>:<\/p>\n<\/td>\n

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Piones, kaones<\/a>, etc.<\/p>\n<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n

que interaccionan con la interacci\u00f3n fuerte y tienen una estructura interna compleja.<\/p>\n

La estructura hadr\u00f3nica est\u00e1 basada ahora en el concepto de quarks<\/a> de Murray Gell-Mann, introducido en 1.964. Este modelo nos dice que los hadrones<\/a> est\u00e1n divididos en bariones<\/em> (que se desintegran en protones<\/a>) y mesones<\/a><\/em>, que se desintegran en leptones<\/a> y fotones<\/a>.<\/p>\n

Los bariones<\/a> est\u00e1n formados por tres quarks<\/a> y los mesones<\/a> por dos quarks<\/a> (un quark<\/a> y un antiquark). En la teor\u00eda quark<\/a>, por tanto, las \u00fanicas part\u00edculas elementales realmente, son los leptones<\/a> y los quarks<\/a>. Al contrario que los electrones<\/a> y protones<\/a>, que poseen cargas exactamente iguales en valor absoluto pero de signos opuestos (positiva el prot\u00f3n<\/a> y negativa el electr\u00f3n<\/a>), los quark<\/a> tienen cargas que son fracciones de la carga electr\u00f3nica (+ 2\/3 \u00f3 -1\/3 de la carga electr\u00f3nica).<\/p>\n

Los quarks<\/a> aparecen en seis variedades distintas que generalmente se escriben mediante las letras u<\/em>, d<\/em>, c<\/em>, s<\/em>, t<\/em> y b<\/em> que responden a los nombres de up<\/em>, down<\/em>, charmed<\/em>, strange<\/em>, top<\/em> y bottom<\/em>.<\/p>\n

El prot\u00f3n<\/a>, siendo un bari\u00f3n<\/a>, est\u00e1 constituido por tres quarks<\/a>, uud<\/em> (2\/3 + 2\/3 – 1\/3 = 1) y el neutr\u00f3n<\/a> por udd<\/em> (2\/3 – 1\/3 -1\/3 = 0), para cada variedad de quark<\/a> existen los equivalentes antiquarks que se denotan\u00a0u<\/span>, d<\/span>, c<\/span>, s<\/span>, t<\/span>, b<\/span>, que tienen valores exactos al quark<\/a> pero con signos opuestos en su carga el\u00e9ctrica.<\/p>\n

Para evitar conflictos con el principio de exclusi\u00f3n<\/a> de Pauli, se han a\u00f1adido conceptos de carga de color a las seis variedades de quarks<\/a>, cuya explicaci\u00f3n al resultar compleja obviamos por no ser fundamental en la meta que aqu\u00ed perseguimos.<\/p>\n

Las interacciones fuertes entre quarks<\/a> se pueden entender por el intercambio de ocho part\u00edculas sin carga y sin masa en reposo, llamadas gluones<\/a> (porque pegan a los quarks<\/a> juntos). Aunque los gluones<\/a>, como los fotones<\/a> que realizan una funci\u00f3n similar entre los leptones<\/a>, no tienen carga el\u00e9ctrica, s\u00ed que tienen una carga de color (tambi\u00e9n aqu\u00ed nos paramos para no enredar demasiado y confundir al lector).<\/p>\n

La teor\u00eda quark<\/a> completamente elaborada esta ahora bien establecida por evidencias experimentales, pero como ni los quarks<\/a> ni los gluones<\/a> han sido identificados nunca en experimentos, la teor\u00eda no se puede decir que haya sido directamente verificada. Los quarks<\/a> individuales pueden tener la curiosa propiedad de ser mucho m\u00e1s masivos que los hadrones<\/a> que usualmente forman (debido a la enorme energ\u00eda potencial que tendr\u00edan cuando se separan), y algunos te\u00f3ricos creen que es, en consecuencia, imposible desde un punto de vista fundamental, que existan aislados. Sin embargo, algunos experimentales han anunciado resultados consistentes con la presencia de cargas fraccionarias, que tendr\u00edan los quarks<\/a> no ligados y en estados libres.<\/p>\n

Los quarks<\/a> est\u00e1n confinados en una regi\u00f3n con radio R de valor:<\/p>\n

R \u2248 hc \/\u00a0\u0394\u00a0\u2248 10-13<\/sup> cm<\/p>\n

Lo que resulta de la teor\u00eda conocida como cromodin\u00e1mica cu\u00e1ntica<\/a> es que en la propiedad de libertad asint\u00f3tica<\/a><\/em> obliga a que las interacciones entre los quarks<\/a> se hagan m\u00e1s d\u00e9biles a medida que la distancia entre ellos se hace menor y tienda a cero. De forma inversa, la atracci\u00f3n entre quarks<\/a> es mayor a medida que la distancia entre ellos es mayor y la hip\u00f3tesis del confinamiento de los quarks<\/a> obliga a que estos no puedan escapar uno del otro; lo impiden los gluones<\/a>, los bosones<\/a> intermediarios de la fuerza nuclear fuerte<\/a> que es la \u00fanica fuerza que crece con la distancia, al contrario que las otras fuerzas que con el alejamiento se debilitan. Es posible que a muy altas temperaturas, como las existentes en el universo primitivo, los quarks<\/a> pudieran estar libres. Esta temperatura a la que esto ocurre es conocida como temperatura de desconfinamiento.<\/p>\n

Es necesario que ahora se explique aqu\u00ed lo que son las interacciones, o fuerzas fundamentales<\/em>:<\/p>\n

Como pueden haber deducido, me estoy refiriendo a cualquiera de los cuatro tipos diferentes de interacciones que pueden ocurrir entre los cuerpos.\u00a0 Estas interacciones pueden tener lugar incluso cuando los cuerpos no est\u00e1n en contacto f\u00edsico y juntas pueden explicar todas las fuerzas que se observan en el universo.<\/p>\n

Viene de lejos el deseo de muchos f\u00edsicos que han tratado de unificar en una teor\u00eda o modelo a las cuatro fuerzas, que pudieran expresarse mediante un conjunto de ecuaciones. Einstein<\/a> se pas\u00f3 los \u00faltimos a\u00f1os de su vida intent\u00e1ndolo, pero igual que otros antes y despu\u00e9s de \u00e9l, a\u00fan no se ha conseguido dicha teor\u00eda unificadora de los cuatro interacciones fundamentales del universo. Se han hecho progresos en la unificaci\u00f3n de interacciones electromagn\u00e9ticas y d\u00e9biles.<\/p>\n

Antes, cuando hablamos de la relatividad<\/a> general, ya se adelant\u00f3 el concepto de la fuerza gravitatoria, unas 1040<\/sup> veces m\u00e1s d\u00e9bil que la fuerza electromagn\u00e9tica<\/a>. Es la m\u00e1s d\u00e9bil de todas las fuerzas y s\u00f3lo act\u00faa entre los cuerpos que tienen masa. Es siempre atractiva y pierde intensidad a medida que las distancias entre los cuerpos se agrandan. Como ya se ha dicho, su cuanto de gravitaci\u00f3n, el gravit\u00f3n<\/a>, es tambi\u00e9n un concepto \u00fatil en algunos contextos. En la escala at\u00f3mica, esta fuerza es despreciablemente d\u00e9bil, pero a escala cosmol\u00f3gica, donde las masas son enormes, es inmensamente importante para mantener a los componentes del universo juntos. De hecho, sin esta fuerza no existir\u00eda el Sistema Solar ni las galaxias, y seguramente, nosotros tampoco estar\u00edamos aqu\u00ed. Es la fuerza que tira de nuestros pies y los mantiene firmemente asentados a la superficie del planeta. Aunque la teor\u00eda cl\u00e1sica de la gravedad fue la que nos dej\u00f3 Isaac Newton<\/a>, la teor\u00eda macrosc\u00f3pica bien definida y sin fisuras de la gravitaci\u00f3n universal es la relatividad<\/a> general de Einstein<\/a>, mucho m\u00e1s completa y profunda.<\/p>\n

Por el momento, no hay una teor\u00eda cu\u00e1ntica de la interacci\u00f3n gravitatoria satisfactoria. Es posible que la teor\u00eda de supercuerdas<\/a><\/em> pueda dar una teor\u00eda cu\u00e1ntica de la gravitaci\u00f3n consistente, adem\u00e1s de unificar la gravedad con los dem\u00e1s interacciones fundamentales sin que surjan los dichosos e indeseados infinitos.<\/p>\n

La interacci\u00f3n d\u00e9bil<\/em>, que es unas 1010<\/sup> veces menor que la interacci\u00f3n y electromagn\u00e9tica, ocurre entre leptones<\/a> y en la desintegraci\u00f3n de los hadrones<\/a>. Es responsable de la desintegraci\u00f3n beta<\/a> de las part\u00edculas y n\u00facleos. En el modelo actual, la interacci\u00f3n d\u00e9bil se entiende como una fuerza mediada por el intercambio de part\u00edculas virtuales, llamadas bosones<\/a> vectoriales intermediarios, que para esta fuerza son las part\u00edculas W+<\/sup>, W–<\/sup> y Z0<\/sup>.\u00a0 Las interacciones d\u00e9biles son descritas por la teor\u00eda electrod\u00e9bil, que las unifica con las interacciones electromagn\u00e9ticas.<\/p>\n

La teor\u00eda electrod\u00e9bil es una teor\u00eda gauge<\/a> de \u00e9xito que fue propuesta en 1.967 por Steven Weinberg y Abdus Salam, conocida como modelo WS<\/a>.\u00a0 Tambi\u00e9n Sheldon Glashow, propuso otra similar.<\/p>\n

La interacci\u00f3n electromagn\u00e9tica<\/em> es la responsable de las fuerzas que controlan la estructura at\u00f3mica, reacciones qu\u00edmicas y todos los fen\u00f3menos electromagn\u00e9ticos. Puede explicar las fuerzas entre las part\u00edculas cargadas, pero al contrario que las interacciones gravitacionales, pueden ser tanto atractivas como repulsivas. Algunas part\u00edculas neutras se desintegran por interacciones electromagn\u00e9ticas. La interacci\u00f3n se puede interpretar tanto como un modelo cl\u00e1sico de fuerzas (ley de Coulomb) como por el intercambio de unos fotones<\/a> virtuales. Igual que en las interacciones gravitatorias, el hecho de que las interacciones electromagn\u00e9ticas sean de largo alcance significa que tiene una teor\u00eda cl\u00e1sica bien definida dadas por las ecuaciones de Maxwell. La teor\u00eda cu\u00e1ntica de las interacciones electromagn\u00e9ticas se describe con la electrodin\u00e1mica cu\u00e1ntica, que es una forma sencilla de teor\u00eda gauge<\/a>.<\/p>\n

La interacci\u00f3n fuerte<\/em> es unas 102<\/sup> veces mayor que la interacci\u00f3n electromagn\u00e9tica y, como ya se dijo antes, aparece s\u00f3lo entre los hadrones<\/a> y es la responsable de las fuerzas entre nucleones<\/a> que confiere a los n\u00facleos de los \u00e1tomos su gran estabilidad. Act\u00faa a muy corta distancia dentro del n\u00facleo (10-15<\/sup> metros) y se puede interpretar como una interacci\u00f3n mediada por intercambio de mesones<\/a> virtuales. Est\u00e1 descrita por una teor\u00eda gauge<\/a> llamada cromodin\u00e1mica cu\u00e1ntica<\/a><\/em>.<\/p>\n

Me he referido a una teor\u00eda gauge<\/a> que son teor\u00edas cu\u00e1nticas de campo creadas para explicar las interacciones fundamentales. Una teor\u00eda gauge<\/a> requiere un grupo de simetr\u00eda para los campos y las potenciales (el grupo gauge<\/a>). En el caso de la electrodin\u00e1mica, el grupo es abeliano, mientras que las teor\u00edas gauge<\/a> para las interacciones fuertes y d\u00e9biles utilizan grupos no abelianos. Las teor\u00edas gauge<\/a> no abelianas son conocidas como teor\u00edas de Yang-Mills<\/a>. Esta diferencia explica por qu\u00e9 la electrodin\u00e1mica cu\u00e1ntica es una teor\u00eda mucho m\u00e1s simple que la cromodin\u00e1mica cu\u00e1ntica<\/a>, que describe las interacciones fuertes, y la teor\u00eda electrod\u00e9bil que unifica la fuerza d\u00e9bil con la electromagn\u00e9tica. En el caso de la gravedad cu\u00e1ntica, el grupo gauge<\/a> es mucho m\u00e1s complicado que los anteriores necesarios para la fuerza fuerte y electrod\u00e9bil.<\/p>\n

En las teor\u00edas gauge<\/a>, las interacciones entre part\u00edculas se pueden explicar por el intercambio de part\u00edculas (bosones<\/a> vectoriales intermediarios o bosones<\/a> gante), como los gluones<\/a>, fotones<\/a> y los W y Z.<\/p>\n

El f\u00edsico Enrico Fermi<\/a>, refiri\u00e9ndose al gran n\u00famero de part\u00edculas existentes, dijo: “Si tuviera que saber el nombre de todas las part\u00edculas, me habr\u00eda hecho bot\u00e1nico.<\/em>“<\/p>\n

Por motivo parecido, aunque antes hemos descritos los grupos o familias m\u00e1s importantes de part\u00edculas, l\u00f3gicamente s\u00f3lo se nombraron las m\u00e1s comunes, importantes y conocidas como:<\/p>\n