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  • Investigación y Ciencia
  • Agosto 1980Nº 47

Física de partículas

Teorías gauge de las fuerzas entre partículas elementales

Las fuerzas básicas de la naturaleza se describen ahora mediante teorías de esta clase. Las propiedades de las fuerzas se deducen de simetrías o regularidades manifiestas en las leyes de la física.

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Para poder entender cómo está constituido el mundo necesitamos una teoría que explique las interacciones entre las partículas elementales de la materia. O lo que es lo mismo: se requiere una teoría de las fuerzas básicas de la naturaleza. Se han identificado cuatro fuerzas de esta clase y, hasta hace poco, cada una de ellas precisaba una teoría distinta. La fuerza de la gravitación y la del electromagnetismo tienen un alcance ilimitado; razón principal de que las conozca todo el mundo. Pueden sentirse directamente como causantes de atracciones o repulsiones. Las restantes fuerzas, denominadas fuerza débil y fuerza fuerte, escapan a la percepción directa porque su influencia se extiende solo a distancias cortas, no mayores que el radio del núcleo atómico. La fuerza fuerte mantiene unidos los protones y los neutrones en el núcleo y, en otro contexto, liga las partículas llamadas quarks, que se cree que son los constituyentes de protones y neutrones. La fuerza débil es responsable en gran parte de la desintegración de ciertas partículas.

Una ambición de los físicos, que se ha ido afirmando con el tiempo, es llegar a formular una teoría central única que incorpore todas las fuerzas conocidas. Una teoría que revelara profundas conexiones entre los distintos tipos de fuerzas a la vez que diera cuenta de su diversidad aparente. Aunque no se ha logrado tal unificación, en los últimos años se han realizado, qué duda cabe, algunos progresos. Podemos ya interpretar la fuerza débil y el electromagnetismo en el contexto de una teoría única. No es que ambas fuerzas pierdan su identidad característica, sino que la teoría las entreteje matemáticamente. Y lo que a la larga puede resultar más importante es que ahora las cuatro fuerzas vienen descritas por teorías que tienen la misma forma general. Los físicos deben seguir buscando la llave que les abra todas las cerraduras conocidas; pero ya saben, al menos, que todas las llaves necesarias pueden cortarse a partir del mismo molde. Las teorías pertenecientes a esta clase privilegiada se denominan formalmente teorías gauge no abelianas con simetría local. Qué significa tan rimbombante título constituye el principal motivo del artículo. Baste, por ahora, con adelantar que las teorías relacionan las propiedades de las fuerzas con simetrías de la naturaleza.

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