Las 4 fuerzas fundamentales

Hoy en día los físicos modelan el mundo en base a cuatro fuerzas. En teoría cualquier interacción de materia en el universo se puede explicar en base a estas cuatro fuerzas. El problema es que no existe una teoría que explique el funcionamiento de todas las fuerzas, ese es el mayor reto de la física actual.

Se cree que en el momento en que ocurrió el Big Bang, solo existía una única fuerza. Y después se dividieron en 4: la gravedad, la electromagnética, la nuclear fuerte y la nuclear débil.

La gravedad

Es la fuerza más débil de todas pero afecta a TODA la materia del universo. Además tiene el mayor alcance de todas.

La primera teoría para definir el comportamiento de la gravedad fue formulada por Newton hace unos 300 años. Pero esta teoría es tan solo una aproximación a la realidad, entonces llegó Einstein hace poco menos de 100 años y formuló su Teoría General de la Relatividad. La teoría de Einstein es mucho más general y precisa, y está aceptada prácticamente por toda la comunidad científica.

Según las teorías actuales, la fuerza de la gravedad se genera gracias a la interacción de los gravitones. Que son unas partículas que aun no han sido detectadas, pero se cree que son las responsables de transmitir la fuerza de la gravedad.

Para comparar con las otras fuerzas vamos a definir un par de valores. Primero la Magnitud relativa, que va a ser un valor con el que definiremos la “potencia” que tiene la fuerza. Y con el Comportamiento definimos el ritmo de decrecimiento de la fuerza, donde r es la distancia. No os asustéis con estos numericos, al terminar el artículo nos serviran para comparar el alcance y la potencia de cada fuerza.

Características:

  • Magnitud relativa: 10^0
  • Comportamiento: 1/(r^2)
  • Partícula responsable: gravitón

Electromagnetismo

El electromagnetismo actúa entre partículas cargadas. Es una fuerza de bastante alcance y bastante potente. Es la fuerza que mantiene unidos los átomos de materia que vemos día a día. Además es la que actúa por ejemplo en los imanes, en la transmisión de ondas de radio, televisión, en los láseres etc.

Cada partícula cargada genera un campo (una zona) donde actúa la fuerza electromagnética


Una carga positiva y una negativa se atraen

Las bases teoría electromagnética fueron definidas por nuestro colega Maxwell, y su modelo está generalmente aceptado. Pero hoy en día se utiliza una teoría más acorde a las ideas actuales, denominada electrodinámica cuántica.

Junto con la Gravitación es la fuerza a la que más acostumbrados estamos, ya que está afectando a todo lo que vemos a nuestro alrededor. Por ejemplo, las partículas de nuestro cuerpo se mantienen unidas gracias a la fuerza electromagnética.

Características:

  • Magnitud relativa: 10^38
  • Comportamiento: 1/(r^2)
  • Partícula responsable: fotón

Si comparamos la Magnitud relativa del electromagnetismo con la gravedad vemos que es muchísimo más potente. Pero el ritmo de decrecimiento de la fuerza (Comportamiento) es el mismo.

Fuerza nuclear fuerte

Esta fuerza fuerza ya no es tan evidente como las anteriores, ya que no se puede ver a simple vista.

Supongamos que toda la materia está compuesta de átomos, y que estos átomos están compuestos fundamentalmente por protones (Tienen carga positiva) y neutrones (No tienen carga). Además, estos protones y neutrones están compuestos por unas partículas más pequeñas llamadas quarks. Para que los quarks se mantengan unidos en el núcleo de los átomos, interviene la Fuerza nuclear fuerte. Esta fuerza es más potente que la Electromagnética pero su alcance es mucho menor.

Las partículas responsables en la transmisión de esta fuerza son los gluones. Los gluones hacen que los quarks se mantengan unidos y que los núcleos se los átomos sean estables.

Características:

  • Magnitud relativa: 10^40
  • Comportamiento: 1/(r^7)
  • Partícula responsable: gluón

Fuerza nuclear débil

Esta es la fuerza más complicada de entender. Vamos a intentar dar una explicación lo más sencilla posible. Se podría decir que es muy parecida a la fuerza nuclear fuerte pero mucho más débil, y además afecta a muchas más partículas subatómicas además de a los quarks.

Al interaccionar, ciertas partículas intercambian bosones, y estos bosones transmiten la fuerza nuclear débil. Esta fuerza permite que las partículas al interaccionar intercambien masa, energía, carga eléctrica y “flavor” (Ya explicaremos esto más adelante).

Según los físicos, “todo lo que no se puede explicar con las fuerzas anteriores se incluye dentro de esta fuerza”.

Características:

  • Magnitud relativa: 10^15
  • Comportamiento: 1/(r^5) hasta 1/(r^7)
  • Partícula responsable: la partícula boson W+/W- y el boson Zº


79 thoughts on “Las 4 fuerzas fundamentales”

  1. Muy chula la lección. Aunque me he quedado un poco pasmado con lo de que una carga positiva y una negativa se repelen, igual que Martín. ¿? A ver si todo lo que acabo de aprender en el bachillerato no sirve de nada… :S

  2. no entiendo lo de las partículas que transmiten… gravedad? y las otras tampoco, claro.

  3. ME encantó!!!!! recorde el primer año de ciencias basicas en la escuela de medicina. vivo en Peru. Te dire que la Fisica me encantaba demasiado desde el cole, ahora no hay mucho tiempo, pero siempre permanece latente..ME gustaria que me recomiendes un libro para continuar en esto, recuerdo haber leido parte de la obra Breve historia del tiempo de hawking, entre otros temas q ya no recuerdo de quienes exactamente, todo eso me entretuvo mil veces mas que algun clasico literario, es que a veces pienso que toda la vida he querido estudiar fisica…y ya mejor no sigo con arrepentimientos porque me faltan 3 años para terminar la carrera de medicina….mi consuelo ha sido que quizas los misterios del ser humano son los mismos del universo..y a eso voy ..Ud que piensa?..Saludos Muy Lindo el Blog!! : ) Y Mucha Suerte!!!!!

  4. Hola a to2!!

    Aqui Vir “Higgs” (la de los dibujitos), en directo desde el CERN. Especialmente para lzbth, y para todos los que querais meteros un poquito mas en esta frikada de la fisica de particulas 😉 aqui van unos cuantos titulos interesantes:

    -> “La cebolla cosmica”, de Frank Close. Esta un poco antiguo, pero es uno de los libros de divulgacion mas pedagogicos que he encontrado :))

    -> “La Particula Divina”, de Leon Lederman. Un libro entretenido, con un monton de anecdotas, que se centra sobre todo en el boson de Higgs

    -> “Fundamental Concepts of Particle Physics”, de Martinus Veltman. Ese no lo he leido, pero los amiguetes del CERN dicen que esta muy chulo 🙂

    Y aqui van dos libros buenisimos de divulgacion que, aunque no van de fisica de particulas, merecen la pena 🙂 100% Fisica Cuantica, sin formulas ni cosas raras :))

    -> “In Search of Schrodinger’s Cat” y “Schrodinger’s Kittens”, ambos de John Gribbin, que es un excelente divulgador. En general recomendaria cualquier libro escrito por el.

    Saludetes a todos!!

    Vir 🙂

  5. La leshe … yo he recordado cuando leía la Muy Interesante y me flipaba con estas cosas …
    ¿La fuerza electromagnética se trasmite con el fotón? ¿El foton no era luz? ¿El foton no era la mínima unidad de energía que podía ganarse o perderse?
    Otra cosa otra cosa otra cosa … ¿Como se explica que puedan estar emanando particulas incesantemente sin acabarse? ¿De donde salen?
    Mas cosas mas cosas mas cosas … Un graviton parte de un punto, y todo lo que atraviesa, es atraido hacia ese punto ¿porque? ¿como estira? ¿nunca se agota? ¿da igual cuanta otra materia atraviese?
    Anda… dime lo … por fi por fi por fi … sino no haberme picau 😛

  6. El artículo lo he escrito yo todo 😉 Consultando un par de cosillas a los masters.

    El primer consejo para albin es que se olvide de todos los conceptos preconcebidos sobre estos temas. Mejor comenzar desde 0. Poco a poco iremos explicando cada partícula una por una y como funcionan, los intercambios de energía y masa entre cada una.

    Pufff, me he metido en un callejón sin salida xDDD. Tranquilos que en cuanto pueda tendremos el segundo artículo donde se liarán aun más las cosas jeje.

    Respondo a una de las preguntas. ¿El foton no era luz? La luz es una consecuencia de la fuerza electromagnética que se transmite a partir de los fotones que se van generando a partir de interacciones de partículas. Esas interacciones electromagnéticas interaccionan (también mediante la fuerza electromagnética) con nuestros ojos haciendo que veamos luz. 🙂

  7. A ver si poco a poco me haces ver la luz, pq ahora lo veo todo muy oscuro … uf! … ánimo a seguir, ya es obvio que cuentas con nuestro interés.

  8. Para ver la luz de verdad hay que hacerse físico de partículas, pero bueno, intentaremos enterarnos de algo entre todos.

  9. kirai, no se si me entendiste.
    “Hola a to2!!

    Aqui Vir “Higgs” (la de los dibujitos)…”
    Eso lo han escrito tus compañeros, o tu lo traduces?

    Saludos.

  10. caligrafia?¿
    Me gustaria meterme por la pantalla y salir por la suya y ver su letra…
    No pasa nada, se ha entendido lo que querias decir, y es verdad se nota.

    Saludos.

  11. o sea, que los fotones son la materia que transmite la luz, y los gravitrones son la materia que transmite la gravedad, y transmiten la luz y la gravedad en ondas electromagnéticas y gravitacionales, pasandose la excitación unas a otras. es esto? creo que lo voy cogiendo, pero es que de buenas a primeras suena tan raro… una partícula que transmite la gravedad parece que la lleve al hombro…

  12. Es una muy buena pagina, lastima que algunas veces mucha gente pregunte bobadas como: “Que si cargas contrarias se repelen o no”, eso es basico… Por otro lado gracias por lo de las cuatro fuerzas, necesitaba esos grafiquitos.

  13. Hola
    Mi pregunta es que es lo responsable de que dos cargas electricas se atraigan o se rechazen,por ahi he leido que es un intercambio de particulas concretamente el foton,a ver si alguien puede explicar este fenomeno,que ocurre para que halla atraccion y que ocurre para que halla repulsion,con este intercambio de fotones,porque esta fuerza vence a la gravedad,a ver si alguien que este mas preparado en fisica puede darme una explicacion.
    gracias

  14. GRACIAS, POR ESTA INFORMACION ESTABA BUSCANDO INFORMACION CLARA Y FACIL DE ENTENDER, ESTA MUY UENA LA PAGINA

    THANKS

  15. pues si me paresio intersante lo de las 4 fuerzas pero abian dicho que anets dil big bang no existian estas 4 fuerzas puede ser posible que antes dela gran esplosion no existia el tiempo-espasio y grasias a esats 4 fuerzas es pk estamos aki pero si encontraramos la super fuerza osea la que origino a las 4 fuerzas seria posible de comprendes todas esas grandes incognitas con la fisica y la cuantica

  16. Creo q me quedo bastante claro, además es para una tarea. nada más q agradecer..por simplificarme el problema…thank you

  17. Pingback: out of debt
  18. El me encanto este articulo y me gustaria demasiado profundisar y estudiar mas a fondo el tema

  19. hola me yamo ivan tengo 17 años y me interesa mucho el tema de la fisica cuantita desde ase vario tiempo e soñado con ser un cientifico y toy travajando muy duro para esop e leido varias cosas sobre el dema de la teoria de al super simetria y de las super cuerdas quisiera tener el msnd e algun fisico o alguien que entienda este tepa ´pára poder aclarar muchas cosas y intercanbiar opiniones claro que la mias no son muy inteligentes o de mucha importancio wueno si alguien be este comenteria agregeme sale mi msn es matrixx_144 a y kiray es la primera ves que se de alguien que travaja en el cern tasbien unos de mis sueños es conoser el cern bueno me despido agregenme matrixx_144

  20. o perdon no era kiray era bir la que dijo directo desde el cern las de lso dibujitos si lo lees no dudes en agregarme porfabor

  21. le cuento algo yo me lleve fisica a coloquio y tengo que estudiar las 4 fuerzas de la fisica si apruevo se lo voy a agradeser toda la vida ¡gracias!

  22. esto es demaciado importante ya que me lo dejo imvestigar el profesor ALFREDO JUAREZ VAZQUEZ de la escuela preparatoria JOSE MARIA MORELOS Y PAVON DEL IEMS TLAHUAC .

    Nosotros los pejee alumnos les agradecemos por aber puesto esto de gran importancia para nosotros ya que nos hicieron la tarea gratissssssgracias por su apoyo.
    PD: VIVA LA PEJE SCHOOL Y SUS PROFESSSSSSSSSS…

    NOTA:NO a cualquier hijo de su pinche madre sele hace importante este documento espéro mlogren razonarrr cuerentemente.,…

  23. Ami me gustaria preguntar algo, tal vez no sea el sitio, pero ¿donde mas podria hacerlo?

    me gustaria saber que pasaria si la magnitud relativa fuera menor o mayor, en estas cuatro fuerzas o mejor dicho si no tubieran esa intencidad, justa.

    y si puede variar ¿cuanto seria? talvez sea estupido lo que pregunte pero me entro la duda.

    espero, sinseramente, alguien me responda o por ultimo donde encontrar una respuesta.

    gracias de antemano por la ayuda
    pincheira.marcelo@yahoo.com

  24. DE VERDAD ME ENCANTÓ LA INFORMACIÓN. CASUALMENTE TENGO QUE HACER UN TRABAJO SOBRE LA TEORIA QUE REUNE LAS CUATRO FUERZAS FUNDAMENTALES, Y COMO ME GUSTARÍA EMPEZAR EXPLICANDO CADA UNA DE ESTAS FUERZAS…….QUIESIERA SABER CUÁLES SERÍAN LOS EFECTOS SI HUBIERA UNA PEQUEÑA VARIACIÓN EN CADA UNA DE ELLAS. SI ALGUIEN ME RESPONDE A ESTA PREGUNTA LE ESTARÉ ETERNAMENTE AGRADECIDA!!!!! xDDDDD…jejejejejeje

  25. Yo tengo una curiosidad, ¿Esa gran fuerza de donde salieron las 4 Fuerzas Fundamentales tiene una denominacion o un nombre o algo asi? ¿o sencillamente es, como se ve en la primera ilustracion “Super fuerza”?, como dije, solo es curiosidad

  26. sto de las 4 fuerzas fundamentales me lo dejaron d tarea y me ayudo bastante para la clase d fisica elemental yo se k cn sta informacion puedo paprovar sta clases gracias por el conocimiento k adquiri d los k isieron sta pagina web gracias por todo.

  27. Y YO LUCAS 155711102
    LOS 2 CON CARACTERISTYCAS DE JUJUY 0388

  28. que seria de los estudiantes sin estas paginas de apoyo q,,, son muy importantes …….. se entiende que hay que dejar u comentario o una opinion… no hablar de tu vida deja de ser un majadero/a. dedica tu tiempo libre a algo bueno…..

  29. me parece muy interesante y mas que todo por lo que hoy en dia hay muy pocas paginas con buena informacion q afortunada soy

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