junio 4, 2023

Cual es la mayor fuerza del universo

Fuerza nuclear fuerte

Existen cuatro interacciones fundamentales que conocemos. Estas cuatro interacciones explican todas las fuerzas observadas. Estas interacciones son: Nuclear Fuerte, Electromagnética, Nuclear Débil y Gravitacional.

La más fuerte de estas cuatro es la Nuclear Fuerte. Sin embargo, dado que esta interacción opera en un rango muy corto dentro del núcleo (tan sólo 1 fm – que es un femto-metro o 10-15 metros) no es el tipo de fuerza que experimentamos en la vida cotidiana. Esta interacción actúa entre los nucleones (partículas del núcleo atómico – protones y neutrones que están formados por quarks) y es la responsable de mantener el núcleo unido. Esta interacción está mediada por los llamados gluones.

La siguiente interacción más fuerte es la electromagnética, que es la que experimentamos en nuestra vida cotidiana: desde el «zapping» en el clima seco de invierno, cuando caminamos por la alfombra y tocamos algo metálico, hasta los rayos, pasando por el teléfono móvil, la visión de la luz y el propio monitor en el que estamos leyendo estas líneas. Dado que ésta es la fuerza más fuerte que realmente afecta a nuestras vidas, los físicos suelen asignar la fuerza de 1 cuando hablan de las fuerzas relativas de las cuatro interacciones. En esta escala, la fuerza nuclear fuerte antes mencionada sería 100, es decir, cien veces más fuerte que la electromagnética. La interacción electromagnética está mediada por fotones.

Electromagnetismo

Si bajamos a las escalas más pequeñas -10^-16 metros, es decir, un millón de veces más pequeñas que un átomo-, la fuerza nuclear fuerte puede superar a todas las demás. Tomemos como ejemplo el núcleo de helio: dos protones y dos neutrones, unidos en una configuración estable. Ni siquiera la repulsión electromagnética entre los dos protones es suficiente para superar la fuerza fuerte que mantiene unido el núcleo. Incluso si se quita un neutrón, dejando dos protones y un solo neutrón, ese isótopo de helio también es estable. La fuerza fuerte, en las distancias más pequeñas, superará sistemáticamente a todas las demás y, por tanto, en muchas circunstancias puede considerarse la más fuerte.

Pero intente construir su núcleo atómico demasiado grande y la fuerza electromagnética tomará el control. El uranio-238, por ejemplo, escupirá un núcleo de helio cada cierto tiempo, ya que la repulsión entre las diferentes partes del núcleo es demasiado grande para que la fuerza fuerte pueda mantenerlo todo unido. A mayor escala cósmica, son los intensos campos magnéticos generados por las estrellas colapsadas y la materia cargada en rápida rotación los que pueden acelerar las partículas hasta alcanzar las mayores energías del Universo: los rayos cósmicos de ultra alta energía que nos bombardean desde todas las direcciones del cielo. A diferencia de la fuerza fuerte, el alcance de la fuerza electromagnética no tiene límites; el campo eléctrico de un protón puede sentirse desde el otro lado del Universo.

Las fuerzas más fuertes

Si bajamos a las escalas más pequeñas -10^-16 metros, o un millón de veces más pequeñas que un átomo-, la fuerza nuclear fuerte puede superar a todas las demás. Por ejemplo, el núcleo del helio: dos protones y dos neutrones unidos en una configuración estable. Ni siquiera la repulsión electromagnética entre los dos protones es suficiente para superar la fuerza fuerte que mantiene unido el núcleo. Incluso si se quita un neutrón, dejando dos protones y un solo neutrón, ese isótopo de helio también es estable. La fuerza fuerte, en las distancias más pequeñas, superará sistemáticamente a todas las demás y, por tanto, en muchas circunstancias puede considerarse la más fuerte.

Pero intente construir su núcleo atómico demasiado grande y la fuerza electromagnética tomará el control. El uranio-238, por ejemplo, escupirá un núcleo de helio cada cierto tiempo, ya que la repulsión entre las diferentes partes del núcleo es demasiado grande para que la fuerza fuerte pueda mantenerlo todo unido. A mayor escala cósmica, son los intensos campos magnéticos generados por las estrellas colapsadas y la materia cargada en rápida rotación los que pueden acelerar las partículas hasta alcanzar las mayores energías del Universo: los rayos cósmicos de ultra alta energía que nos bombardean desde todas las direcciones del cielo. A diferencia de la fuerza fuerte, el alcance de la fuerza electromagnética no tiene límites; el campo eléctrico de un protón puede sentirse desde el otro lado del Universo.

4 fuerzas fundamentales

Por ejemplo, se puede pensar que la gravedad es poderosa porque su alcance realmente no tiene límite (sólo disminuye). Pero las fuerzas nucleares de enlace son mucho más poderosas en el sentido de la energía que contienen. Sin embargo, sólo tienen efecto a distancias submicroscópicas.

Si me permite una digresión filosófica con una definición de «fuerza poderosa» como algo que tiene el mayor potencial (o realización) para afectar a otras cosas -en particular en términos de modificarlas para usos particulares-, entonces diría que es la «inteligencia» (hasta ahora, la humana es la mejor que conocemos).