Fisica

SOBRE LAS INTERACCIONES FUNDAMENTALES, LAS PARTÍCULAS ELEMENTALES Y LAS TEORÍAS DE CAMPOS
NARCISO ROMÁN ROY Departamento de Matemática Aplicada y Telemática Edificio C­3. Campus Nord U.P.C. Jordi Girona 1. 08034 Barcelona . España. e­mail: matnrr mat.upc.es.

Introducción
En el campo de la Física Teórica hay multitud de temas que, bien sea por su espectacularidad, bien sea por su trascendencia en el mundo actual, atraen la atención no sólo del especialista científico o técnico,  sino también del público profano con inquietudes culturales. Entre dichos temas, quizás los que más interesan  son los que tienen  que  ver  con la  Teoría de la Relatividad, la  Cosmología  y la  Astrofísica  y el  mundo  subatómico.El propósito de este trabajo es incidir en la última cuestión. En concreto, se intentará hacer una  somera descripción que pueda servir de introducción  al fascinante mundo de las fuerzas fundamentales de la  naturaleza,   de   las  partículas   elementales  y   de   las   teorías   físicas   que   tratan   de   describirlas.   Para   una  información más profunda y detallada sobre todos estos temas (pero que mantiene un nivel no excesivamente técnico) puede consultarse la referencia (1). La exposición está dividida en tres partes. En la primera se presentan las  fuerzas  o  interacciones   fundamentales y sus características. La segunda está dedicada a la descripción de las partículas elementales y  sus propiedades. Finalmente, en la tercera parte se hacen algunos comentarios sobre las teorías de campos, que tratan de explicar estos fenómenos. También se incluye un apéndice donde se explican algunas cuestiones  más técnicas que pueden servir para clarificar ciertos aspectos de la exposición.

Interacciones fundamentales
En la naturaleza hay cuatro  fuerzas, (también llamadas en Física  interacciones  o campos) que son  responsables de todos los fenómenos en el Universo: la fuerza o interacción gravitacional, la nuclear débil,  la electromagnética  y la  nuclear fuerte. Vamos a describir brevemente las principales  características de  cada una de ellas. Interacción gravitacional

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Descripción:  Es   la   responsable   de   la   interacción   entre   las  partículas   con   masa  y,  por   extensión,   de   la  configuración a escala macroscópica del Universo y de su estabilidad.Acción: Actúa sobre todas las partículas. Es de naturaleza atractiva. Alcance: Practicamente infinito. Fuerza: Es la más débil. Tomando como unidad la más fuerte de las cuatro, ésta sería 10 ­39 veces más débil,  aproximadamente. Interacción nucleardébil Descripción:  Es la responsable de la  desintegración  de ciertas partículas inestables; es decir, de aquellos procesos en los que algunas partículas se descomponen (decaen) en otras más ligeras. Por extensión, es la que  origina algunos procesos radiactivos (desintegración beta). Acción: Actúa sobre las partículas denominadas leptones y quarks (ver la sección siguiente). Alcance: Menos de 10­15 cm. Fuerza: 10­5 (en la escala anterior). Interacción electromagnética Descripción: Es la responsable de la interacción entre las partículas con carga eléctrica y, por extensión, de todas las reacciones químicas (y, por consiguiente, de todos los fenómenos biológicos). Acción: Actúa sobre todas las partículas cargadas eléctricamente. Es de naturaleza atractiva o repulsiva. Alcance: Prácticamente infinito. Fuerza: 10­2. Interacción nuclearfuerte Descripción:  Es la responsable de la interacción entre los  nucleones, esto es, las partículas que forman el núcleo atómico (protones y neutrones). Mantiene el núcleo unido (obsérvese que al tener los protones carga  eléctrica positiva y los neutrones carga nula, por efecto de la fuerza electromagnética repulsiva entre los  primeros, el núcleo sería inestable de no existir esta fuerza). Por extensión, es la responsable de la estabilidad  de toda la materia....