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Las fuerzas fundamentales (o interacciones fundamentales) de la física son las formas en que las partículas individuales interactúan entre sí. Resulta que por cada interacción observada que tiene lugar en el universo se puede desglosar y describir con solo cuatro tipos de interacciones (bueno, generalmente cuatro, más adelante ampliaremos este punto):
- Gravedad
- Electromagnetismo
- Interacción débil (o fuerza nuclear débil)
- Interacción fuerte (o fuerza nuclear fuerte)
Gravedad
De las fuerzas fundamentales, la gravedad tiene el alcance más lejano, pero es la más débil en la magnitud real.
Es una fuerza puramente atractiva que atraviesa incluso el vacío del espacio para atraer dos masas una hacia la otra. Mantiene los planetas en órbita alrededor del sol y la luna en órbita alrededor de la Tierra.
La gravitación se describe bajo la teoría de la relatividad general, que la define como la curvatura del espacio-tiempo alrededor de un objeto de masa. Esta curvatura, a su vez, crea una situación en la que el camino de menor energía es hacia el otro objeto de masa.
Electromagnetismo
El electromagnetismo es la interacción de partículas con una carga eléctrica. Las partículas cargadas en reposo interactúan a través de fuerzas electrostáticas, mientras que en movimiento interactúan a través de fuerzas eléctricas y magnéticas.
Durante mucho tiempo, las fuerzas eléctricas y magnéticas se consideraron fuerzas diferentes, pero finalmente fueron unificadas por James Clerk Maxwell en 1864, bajo las ecuaciones de Maxwell. En la década de 1940, la electrodinámica cuántica consolidó el electromagnetismo con la física cuántica.
El electromagnetismo es quizás la fuerza más prevalente en nuestro mundo, ya que puede afectar las cosas a una distancia razonable y con una buena cantidad de fuerza.
Interacción débil
La interacción débil es una fuerza muy poderosa que actúa en la escala del núcleo atómico. Causa fenómenos como la desintegración beta. Se ha consolidado con el electromagnetismo como una interacción única llamada «interacción electrodébil». La interacción débil está mediada por el bosón W (hay dos tipos, los bosones W + y W) y también el bosón Z
Interacción fuerte
La más fuerte de las fuerzas es la interacción fuerte que el nombre es bastante apropiado, ya que es la fuerza que, entre otras cosas, mantiene unidos los nucleones (protones y neutrones). En el átomo de helio, por ejemplo, es lo suficientemente fuerte como para unir dos protones, aún cuando sus cargas eléctricas positivas hacen que se rechacen entre sí.
En esencia, la interacción fuerte permite que las partículas llamadas gluones se unan entre sí para crear los nucleones en primer lugar. Los gluones también pueden interactuar con otros gluones, lo que le da a la interacción fuerte una distancia teóricamente infinita, aunque sus principales manifestaciones se encuentran en el nivel subatómico.