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Fuerzas Fundamentales en la Naturaleza
Existe una variedad aparente de fuerzas en la naturaleza: fuerzas ejercidas a través de cuerdas, resortes, fluidos, cargas eléctricas, imanes, la tierra, el sol, fuerzas químicas, nucleares, etc. Pero en esta aparente variedad existe una tendencia de la naturaleza. Los físicos perece que están descubriendo esta tendencia: se trata de la unificación de principios; a las teorías que los estudian se les llama teorías de unificación. Todas las anteriores fuerzas están incluidas dentro de lo que se denomina interacciones en la naturaleza. Así, pues los fíisicos han podido explicar los fenómenos físicos en términos de unas interacciones básicas o fundamentales. Hasta principios del siglo XX se creía que existian cinco interacciones fundamentales cuyas características aparecen a continuación:
| Interacción | Alcance |
| Fuerte | 100 veces más lejos comparada con la fuerza débil |
| Eléctrica
magnética |
millones y millones de veces el radio de las cargas involucradas |
| Débil | muy cerca de las partículas nucleares |
| Gravitacional | millones y millones de veces el radio de las masas involucradas |
De acuerdo con el alcance de estas interacciones o
fuerzas, podemos clasificarlas como de largo alcance y
de corto alcance. La fuerza gravitacional es
una fuerza que actúa a grandes distancias; recordemos que los planetas giran al
rededor del sol. La distancia de la tierra al sol es 150 millones de km. Otro
ejemplo es que la fuerza de gravedad es la que permite que
júpiter tenga lunas girando al rededor de él (ver fotografía). Las
estrellas de la galaxia vía láctea también se encuentran acumuladas por causa
de la fuerza gravitacional. La fuerza gravitacional es entonces una interacción de largo alcance
.
Las interacciones de corto alcance incluyen las que tengan que ver con procesos nucleares; ocurren entre las partículas que forman los núcleos de los átomos (nucleones). Su nombre se debe a que el efecto de estas fuerzas opera sólo cuando los nucleones están muy próximos entre sí. Para tener una idea del tamaño de los nucleones recordemos las burbujas de jabón coloreadas con las cuales jugamos cuando tenemos las manos enjabonadas. Cuando vemos los colores del arco iris en estas burbujas, el espesor de la película de jabón es cercano a la 200 ava parte del grosor de una hoja de papel. Si tomaramos esta película y la dividieramos 50 veces, tendríamos las dimensiones típicas de un virus (1x10-8 m). Si dividimos este virus entre 200 estamos hablando del radio de un átomo de hidrógeno. El radio de un núcleo es cerca de 100 mil veces menor que el de un átomo. Los nucleones son mucho más chicos y la fuerza que mantiene a estas partículas unidas sólo opera en este rango. La fuerza nuclear fuerte de corto alcance, no sirve para mantener átomos unidos entre sí por que está fuera de su alcance. La fuerza que mantiene a los átomos unidos es la electromagnética, la cual es una unificación entre las fuerzas eléctrica y magnética. Hasta ahora los físicos han reducido a tres las fuerzas o interacciones fundamentales:
la fuerte, la electromagnética y la gravitacional. Los esfuerzos por unificar todas fuerzas en una sóla, se conocen como teorías de unificación (para saber más consulte "grand unified theories in physics").
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