Fuerzas naturales

FUERZAS EXISTENTES EN LA NATURALEZA
Tenemos la creencia de que en la naturaleza existe una gran variedad de fuerzas, pero no es así, cualquiera de las fuerzas que nos encontramos, cuando uno desciende hasta los niveles microscópicos ha de ser debida solamente a cuatro tipos de interacciones entre los átomos:
i) Fuerza Gravitatoria.
ii) Fuerza Electromagnética
iii) Fuerza nuclear fuerte.iv) Fuerza nuclear débil.

Dos de ellas las conocemos por la experiencia cotidiana, las otras dos implican interacciones entre partículas subatómicas que no podemos observar directamente con nuestros sentidos.
Todas estas interacciones entre átomos se producen a distancia, es decir, las partículas no necesitan entrar en contacto entre sí para sentir la fuerza debida a la presencia de otrapartícula o partículas. Las fuerzas fundamentales actúan entre partículas separadas en el espacio. Este concepto se denomina acción a distancia. Newton consideraba la acción a distancia como un fallo de su teoría de la gravitación.
Hoy esta característica de toda interacción física se puede justificar o bien desde un planteamiento clásico o desde un planteamiento cuántico:
a) El planteamientoclásico, justifica estas interacciones entre partículas introduciendo el concepto de campo. Por ejemplo, se considera la atracción de la Tierra por el Sol en dos etapas. El Sol crea una cierta condición en el espacio que denominaremos campo gravitatorio. Este campo produce una fuerza sobre la Tierra. El campo es pues el agente intermedio. Análogamente, la Tierra produce un campo gravitatorio queejerce una fuerza sobre el Sol. Si la Tierra repentinamente se mueve a una nueva posición, se modifica el campo de la Tierra. Este cambio no se propaga a través del espacio instantáneamente, sino que lo hace con la velocidad c=3×108 m/s, que es también la velocidad de la luz. Si podemos despreciar el tiempo transcurrido en la propagación del campo, podemos ignorar este agente intermedio y considerarlas fuerzas como si fuesen ejercidas por el Sol y la Tierra directamente sobre el otro. Por ejemplo, durante los 8 minutos que se emplean para la propagación del campo gravitatorio desde la Tierra hasta el Sol, la Tierra se mueve sólo una pequeña fracción de su órbita total alrededor del Sol.
b) El planteamiento cuántico, justifica la interacción introduciendo el concepto de partícula mediadora.Las fuerzas hacen que las partículas intercambien cantidad de movimiento, según esta teoría, son las partículas mediadoras las que transportan dicha cantidad de movimiento.

Para cada una de las fuerzas de la naturaleza, las partículas mediadoras serían:
i) Para la fuerza gravitatoria, la partícula mediadora, sería el gravitón, que es una partícula que aún no se ha podido detectar y sobre cuyaexistencia existen bastantes dudas, pues parece que de existir, esto sería incompatible con varios puntos de la teoría general de la relatividad. En el caso de existir, se sabe que su spin tendría que ser 2, su masa nula y su alcance infinito.
ii) Para la fuerza electromagnética, la partícula mediadora sería el fotón. La existencia de los fotones es conocida desde hace tiempo y de él se sabeque se trata de una partícula sin masa, cuyo spin es igual a la unidad y tiene un alcance infinito.
iii) Para la fuerza nuclear fuerte, la partícula mediadora sería el gluón, que como en los dos casos anteriores es una partícula sin masa, de spin unidad. En este caso el alcance se reduce a los 10-15 m. Los gluones son los responsables de mantener unidos los quarks.
iv) En el caso de la fuerzanuclear débil, las partículas mediadoras serían unos bosones débiles cuya masa es distinta de cero, su spin unidad y un alcance muy corto, del orden de los 10-18m.

Fuerza gravitatoria
De las dos clases de fuerzas cotidianas, las interacciones gravitacionales fueron las primeras en estudiarse con detalle. El peso de un cuerpo se debe a la acción de la atracción gravitacional terrestre sobre...