Su alcance en metros: < 3 \u00d7 10-15<\/sup>, se dice que la propiedad de los quarks<\/a> conocida como libertad asint\u00f3tica<\/a> hace que la interacci\u00f3n entre ellos sea d\u00e9bil cuanto m\u00e1s cerca est\u00e1n los unos de los otros, est\u00e1n confinados con los gluones<\/a> en un radio o regi\u00f3n de:\u00a0 r \u00bb hc\/L \u00bb 10-13 cm.<\/sup><\/p>\n Al contrario de las otras fuerzas, esta crece con la distancia. Tiene una fuerza relativa de 1040<\/sup>. Es la responsable de mantener unidos a los protones<\/a> y neutrones<\/a> en el n\u00facleo at\u00f3mico.<\/p>\n La part\u00edcula portadora de la fuerza es el glu\u00f3n<\/a> (glue<\/em> en ingl\u00e9s, es pegamento) que en n\u00famero de ocho, act\u00faa como un espeso pegamento en forma de muelle que, cuanto m\u00e1s se estira m\u00e1s fuerza genera.<\/p>\n La interacci\u00f3n nuclear fuerte es la mayor, la de m\u00e1s potencia de las cuatro fuerzas fundamentales, es 102<\/sup> veces mayor que la fuerza electromagn\u00e9tica<\/a>, aparece s\u00f3lo entre los hadrones<\/a> (protones<\/a>, neutrones<\/a>, etc). Es la responsable de mantener unidos los nucleones<\/a> y hacer estable el n\u00facleo de los \u00e1tomos. Como dijimos al principio, act\u00faa a tan corta distancia como 10-15<\/sup> metros, mediado por los mesones<\/a> virtuales que llamamos gluones<\/a>.<\/p>\n <\/p>\n Fuerza nuclear d\u00e9bil<\/strong><\/p>\n Su alcance es de < 10-15<\/sup> \u00a0metros, su fuerza relativa de 1028<\/sup>, intervienen en la radiaci\u00f3n radiactiva, ocurre entre leptones<\/a> (electrones<\/a>, muones<\/a>, tau<\/a> y los correspondientes neutrinos<\/a> asociados) y en la desintegraci\u00f3n de los hadrones<\/a>, la desintegraci\u00f3n beta<\/a> de las part\u00edculas y n\u00facleos. Est\u00e1 mediada por el intercambio de part\u00edculas virtuales, llamadas bosones<\/a> vectoriales intermediarios: en este caso, las part\u00edculas W+<\/sup>, W–<\/sup> \u00a0y\u00a0 Z0<\/sup>. Esta interacci\u00f3n se describe por la teor\u00eda electrod\u00e9bil que la unifica con las interacciones electromagn\u00e9ticas.<\/p>\n \u00a0Las interacciones electromagn\u00e9ticas<\/strong><\/p>\n Tiene un alcance infinito, su fuerza relativa es de 1039<\/sup>, es la responsable de las fuerzas que controlan la estructura at\u00f3mica, reacciones qu\u00edmicas y todos los fen\u00f3menos electromagn\u00e9ticos. Unen los \u00e1tomos para formar mol\u00e9culas, propaga la luz, las ondas de radio y otras formas de energ\u00edas.<\/p>\n Puede explicar las fuerzas entre las part\u00edculas cargadas, pero al contrario de las interacciones gravitacionales, puede ser tanto atractiva como repulsiva.<\/p>\n Algunas part\u00edculas neutras se desintegran por interacciones electromagn\u00e9ticas. La interacci\u00f3n se puede interpretar tanto como un campo cl\u00e1sico de fuerzas (ley de Coulomb) como por el intercambio de unos fotones<\/a> virtuales.<\/p>\n Igual que en las interacciones gravitatorias, el hecho de que las interacciones electromagn\u00e9ticas sean de largo alcance significa que tienen una teor\u00eda cl\u00e1sica bien definida dada por las ecuaciones de Maxwell.<\/p>\n La teor\u00eda cu\u00e1ntica de las interacciones electromagn\u00e9ticas, se describen con la electrodin\u00e1mica cu\u00e1ntica, que es una forma sencilla de teor\u00eda gauge<\/a>.*<\/a><\/p>\n La interacci\u00f3n gravitacional<\/strong><\/p>\n La interacci\u00f3n gravitacional, conocida como la fuerza de gravedad, es unas 1040<\/sup> veces m\u00e1s d\u00e9bil que la interacci\u00f3n electromagn\u00e9tica; es la m\u00e1s d\u00e9bil de todas las fuerzas de la naturaleza.<\/p>\n Su alcance, como el de la fuerza electromagn\u00e9tica<\/a>, es infinito, y su fuerza relativa es de 1. Su funci\u00f3n es actuar entre los cuerpos masivos sobre los que ejerce una fuerza atractiva en funci\u00f3n de sus masas y de las distancias que los separa, mantienen unidos los planetas alrededor del Sol, las estrellas en las galaxias y nuestros pies pegados a la superficie de la Tierra.<\/p>\n La interacci\u00f3n puede ser comprendida utilizando un campo cl\u00e1sico en el que la intensidad de la fuerza disminuye con el cuadrado de la distancia entre los cuerpos interaccionantes (Ley de Newton<\/a>).<\/p>\n El hipot\u00e9tico cuanto de gravitaci\u00f3n, el bos\u00f3n<\/a> denominado gravit\u00f3n<\/a>, es tambi\u00e9n un concepto \u00fatil en algunos contextos. En la escala at\u00f3mica, la fuerza gravitacional<\/a> es despreciablemente d\u00e9bil, pero a escala cosmol\u00f3gica, donde las masas son enormes, es inmensamente importante para mantener el equilibrio entre los componentes del universo.<\/p>\n Sin la fuerza de gravedad, el universo ser\u00eda un completo caos, todos los planetas, estrellas y dem\u00e1s objetos cosmol\u00f3gicos estar\u00edan vagando sin rumbo por el vac\u00edo estelar y las colisiones ser\u00edan lo cotidiano.<\/p>\n Debido a que las interacciones gravitacionales son de largo alcance, hay una teor\u00eda macrosc\u00f3pica bien definida, que es la relatividad<\/a> general de Einstein<\/a>.<\/p>\n Por el momento no hay teor\u00eda cu\u00e1ntica de la gravedad que sea satisfactoria. Es posible que la teor\u00eda de supercuerdas<\/a>, en su versi\u00f3n m\u00e1s avanzada conocida como teor\u00eda M<\/a> de Edward Witten, nos pueda dar una teor\u00eda cu\u00e1ntica de la gravedad que sea consistente y nos explique cuestiones que ahora no tienen respuestas.<\/p>\n \u00a0Estas\u00a0 cuatro fuerzas fundamentales que acabo de describir para todos ustedes son las fuerzas que rigen en nuestro universo. Son las fuerzas que interaccionan con toda la materia y el comportamiento de \u00e9sta viene dado por dichas interacciones. El universo es como es porque las fuerzas son las que son; si alguna de estas fuerzas fueran m\u00ednimamente distintas, si la carga o la masa del electr\u00f3n<\/a> variaran s\u00f3lo una millon\u00e9sima, el universo ser\u00eda otro muy distinto y, seguramente, nosotros no estar\u00edamos aqu\u00ed para contarlo.<\/p>\n Todo el conjunto est\u00e1 sometido a un equilibrio que, entre otras cuestiones, hizo posible la existencia de vida inteligente en nuestro universo, al menos, que sepamos, en un planeta insignificante de un sistema solar insignificante situado en la periferia de una de los cientos de miles de millones de galaxias que pueblan el universo. Estad\u00edsticamente hablando, ser\u00eda casi imposible que no existieran otros muchos planetas, en otros sistemas solares, ocupados por seres inteligentes similares o distintos a nosotros. El problema est\u00e1 en que podamos coincidir en el tiempo y en que podamos, de alguna manera, vencer las distancias que nos separan.<\/p>\n Hay que pensar en las especies que a lo largo de millones de a\u00f1os se han extinguidos en nuestro planeta. Hace ahora algo m\u00e1s de 65 millones de a\u00f1os que se extinguieron los dinosaurios, que reinaron en nuestro planeta durante 150 millones de a\u00f1os. Podemos decir entonces que nuestra especie es una reci\u00e9n llegada al planeta y, aunque es la primera (as\u00ed parece ser) que tiene conciencia de ser y algo de “racionalidad”, no sabemos por cu\u00e1nto tiempo estaremos aqu\u00ed, si nos extinguiremos antes de tener la oportunidad o los medios de contactar con otras inteligencias, o si nuestra manera de ser no nos lleva a la autodestrucci\u00f3n. Pero somos j\u00f3venes, nuestra presencia m\u00e1s rudimentaria en el planeta (el origen) data de s\u00f3lo 3 millones de a\u00f1os.<\/p>\n De todas las maneras estamos obligados a continuar avanzando en el conocimiento del universo, de las fuerzas que lo rigen y de la materia y el espacio que lo conforma. En tal empresa est\u00e1n ocupados muchos equipos de cient\u00edficos, son f\u00edsicos y matem\u00e1ticos, astr\u00f3nomos y astrof\u00edsicos, cosm\u00f3logos y otros m\u00e1s que tratan de desvelar los secretos muy bien guardados de la naturaleza.<\/p>\n Antes de que Edison y sus colaboradores aprovecharan los descubrimientos de Faraday y las ecuaciones de Maxwell sobre la electricidad y el magnetismo, para explotarlos de manera pr\u00e1ctica pasaron unos setenta a\u00f1os.<\/p>\n La civilizaci\u00f3n moderna depende crucialmente del aprovechamiento de esta fuerza. La fuerza nuclear fue descubierta casi con el cambio de siglo. Pas\u00f3 todo el siglo XX y estamos en la primera d\u00e9cada del XXI, han pasado 100 a\u00f1os y, sin embargo, todav\u00eda no tenemos medios de aprovecharla con \u00e9xito en reactores de fusi\u00f3n, la energ\u00eda limpia que produce el Sol.<\/p>\n El pr\u00f3ximo paso, el aprovechar la potencia de la teor\u00eda de campo unificado, requiere un salto mucho mayor en nuestra tecnolog\u00eda, aunque sea un salto que probablemente tendr\u00e1 implicaciones much\u00edsimo m\u00e1s importantes.<\/p>\n El problema reside en que obligamos a la teor\u00eda de supercuerdas<\/a> a responder preguntas sobre energ\u00edas cotidianas, cuando su “\u00e1mbito natural” est\u00e1 en la energ\u00eda de Planck. Energ\u00eda que s\u00f3lo fue liberada en el propio instante de la creaci\u00f3n. Es decir, la teor\u00eda de supercuerdas<\/a> es una teor\u00eda de la propia creaci\u00f3n, as\u00ed nos puede explicar todas las part\u00edculas y la materia, las fuerzas fundamentales y el espacio-tiempo, es decir, es la teor\u00eda del propio universo.<\/p>\n Durante estos comentarios, frecuentemente he rese\u00f1ado la palabra “espacio-tiempo” refiri\u00e9ndome a una geometr\u00eda que incluye las tres dimensiones espaciales y una cuarta dimensi\u00f3n temporal. En la f\u00edsica newtoniana, el espacio y el tiempo se consideraban como entidades separadas y el que los sucesos fueran simult\u00e1neos o no, era una materia que se consideraba como obvia para cualquier observador capacitado.<\/p>\n En el concepto de Einstein<\/a> del universo f\u00edsico, basado en el sistema de geometr\u00eda inventada por H. Minkowski<\/a> (1864 – 1909), el espacio y el tiempo estaban considerados como enlazados, de manera que dos observadores en movimiento relativo pod\u00edan estar en desacuerdo sobre la simultaneidad de sucesos distantes. En la geometr\u00eda de Minkowski<\/a> (inspirada a partir de la teor\u00eda de la relatividad<\/a> especial de Einstein<\/a>), un suceso se consideraba como un punto de universo en un continuo de cuatro dimensiones.<\/p>\n Pero hablamos antes de las fuerzas que rigwen el Universo pero, \u00bfcomo era al principio?<\/p>\n Al principio, cuando el universo era sim\u00e9trico, s\u00f3lo exist\u00eda una sola fuerza que unificaba a todas las que ahora conocemos, la gravedad, las fuerzas electromagn\u00e9ticas y las nucleares d\u00e9bil y fuerte, todas emerg\u00edan de aquel plasma<\/a> opaco de alta energ\u00eda que lo inundaba todo. M\u00e1s tarde, cuando el universo comenz\u00f3 a enfriarse, se hizo transparente y apareci\u00f3 la luz, las fuerzas se separaron en las cuatro conocidas, emergieron las primeras quarks<\/a> para unirse y formar protones<\/a> y neutrones<\/a>, los primeros n\u00facleos aparecieron para atraer a los electrones<\/a> que formaron aquellos primeros \u00e1tomos.\u00a0 Doscientos millones de a\u00f1os m\u00e1s tarde, se formaron las primeras estrellas y galaxias. Con el paso del tiempo, las estrellas sintetizaron los elementos pesados de nuestros cuerpos, fabricados en supernovas que estallaron, incluso antes de que se formase el Sol. Podemos decir, sin temor a equivocarnos, que una supernova an\u00f3nima explot\u00f3 hace miles de millones de a\u00f1os y sembr\u00f3 la nube de gas que dio lugar a nuestro sistema solar, poniendo all\u00ed los materiales complejos y necesarios para que algunos miles de millones de a\u00f1os m\u00e1s tarde, tras la evoluci\u00f3n, apareci\u00e9ramos nosotros.<\/p>\n Las estrellas evolucionan desde que en su n\u00facleo se comienza a fusionar hidr\u00f3geno en helio, de los elementos m\u00e1s ligeros a los m\u00e1s pesados.\u00a0 Avanza creando en el horno termonuclear, cada vez, metales y elementos m\u00e1s pesados. Cuando llega al hierro y explosiona en la forma explosiva de\u00a0 una supernova. Luego, cuando este material estelar es otra vez recogido en una nueva estrella rica en hidr\u00f3geno, al ser de segunda generaci\u00f3n (como nuestro Sol), comienza de nuevo el proceso de fusi\u00f3n llevando consigo materiales complejos de aquella supernova.<\/p>\n Puesto que el peso promedio de los protones<\/a> en los productos de fisi\u00f3n, como el cesio y el kript\u00f3n, es menor que el peso promedio de los protones<\/a> de uranio, el exceso de masa se ha transformado en energ\u00eda mediante\u00a0E = mc2<\/sup>. Esta es la fuente de energ\u00eda que subyace en la bomba at\u00f3mica.<\/p>\n As\u00ed pues, la curva de energ\u00eda de enlace no s\u00f3lo explica el nacimiento y muerte de las estrellas y la creaci\u00f3n de elementos complejos que tambi\u00e9n hicieron posible que nosotros estemos ahora aqu\u00ed y, muy posiblemente, ser\u00e1 tambi\u00e9n el factor determinante para que, lejos de aqu\u00ed, en otros sistemas solares a muchos a\u00f1os luz de distancia, puedan florecer otras especies inteligentes que, al igual que la especie humana, se pregunten por su origen y estudien los fen\u00f3menos de las fuerzas fundamentales del universo, los componentes de la materia y, como nosotros, se interesen por el destino que nos espera en el futuro.<\/p>\n Cuando alguien oye por vez primera la historia de la vida de las estrellas, generalmente (lo s\u00e9 por experiencia), no dice nada, pero su rostro refleja escepticismo. \u00bfC\u00f3mo puede vivir una estrella 10.000 millones de a\u00f1os? Despu\u00e9s de todo, nadie ha vivido tanto tiempo como para ser testigo de su evoluci\u00f3n.<\/p>\n Sin embargo, tenemos los medios t\u00e9cnicos y cient\u00edficos para saber la edad que tiene, por ejemplo, el Sol.<\/p>\n Nuestro Sol, la estrella alrededor de la que giran todos los planetas de nuestro Sistema Solar (hay que eliminar a Plut\u00f3n de la lista, ya que en el \u00faltimo Congreso Internacional han decidido, despu\u00e9s de m\u00e1s de 20 a\u00f1os, que no tiene categor\u00eda para ser un planeta), la estrella m\u00e1s cercana a la Tierra (150 millones de Km = UA<\/a>), con un di\u00e1metro de 1.392.530 Km, tiene una edad de 4.500 millones de a\u00f1os.<\/p>\n Es tal su densidad, es tal su enormidad que, como se explic\u00f3 en otro pasaje anterior de este mismo trabajo, cada segundo transforma por medio de fusi\u00f3n nuclear, 4.654.000 toneladas de hidr\u00f3geno en 4.650.000 toneladas de helio; las 4.000 toneladas restantes son lanzadas al espacio exterior en forma de luz y calor, de la que una parte nos llega a la Tierra y hace posible la vida. Se calcula que al Sol le queda material de fusi\u00f3n para otros 4.500 millones de a\u00f1os. Cuando transcurra dicho periodo de tiempo, se convertir\u00e1 en una gigante roja, explotar\u00e1 como nova<\/a> y se transformar\u00e1 finalmente en una estrella enana blanca<\/a>. Para entonces, ya no podremos estar aqu\u00ed.<\/p>\n Cuando mentalmente me sumerjo en las profundidades inmensas del universo que nos acoge, al ser consciente de su enormidad, veo con claridad meridiana lo insignificante que somos, en realidad, en relaci\u00f3n al universo, Como una colonia de bacterias que habitan en una manzana, all\u00ed tienen su mundo, lo m\u00e1s importante para ellas, y no se paran a pensar que puede llegar un ni\u00f1o que, de un simple puntapi\u00e9, las env\u00ede al infierno.<\/p>\n Igualmente, nosotros nos creemos importantes dentro de nuestro cerrado y limitado mundo en el que, de momento, estamos confinados. Podemos decir que hemos dado los primeros pasos para dar el salto hacia otros mundos, pero a\u00fan nos queda un largo recorrido por delante.<\/p>\n Tendremos que dominar la energ\u00eda del Sol, ser capaces de fabricar naves espaciales que sean impenetrables a las part\u00edculas que a cientos de miles de trillones circulan por el espacio a la velocidad de la luz, poder inventar una manera de imitar la gravedad terrestre dentro de las naves para poder hacer la vida diaria y cotidiana dentro de la nave sin estar flotando todo el tiempo y, desde luego, buscar un combustible que procure velocidades relativistas, cercanas a c<\/em>, ya que de otra manera, el traslado por los mundos cercanos se har\u00eda interminable. Finalmente, y para escapar del sistema solar, habr\u00eda que buscar la manera de romper la barrera de la velocidad de la luz.<\/p>\n \u00a0emilio silvera<\/p>\n *<\/a> Cualquiera de las teor\u00edas cu\u00e1nticas de campos creadas para explicar las interacciones fundamentales. Una teor\u00eda gauge<\/a> requiere un grupo de simetr\u00eda para los campos y los 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 fuerte y d\u00e9biles utilizan grupos no abelianos. Esta diferencia explica por qu\u00e9 la electrodin\u00e1mica cu\u00e1ntica es una teor\u00eda mucho m\u00e1s simple que la cronodin\u00e1mica cu\u00e1ntica, que describe las interacciones fuertes y la teor\u00eda electro d\u00e9bil. En la gravedad cu\u00e1ntica, el grupo es mucho m\u00e1s complicado a\u00fan que los grupos gange.<\/p>\n
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