Teoria De Campo Unificado

En física, las fuerzas entre los objetos pueden describirse por los efectos de los "campos". Las teorías actuales consideran que para distancias subatómicas, estos campos se reemplazan por campos cuánticos interaccionando según las leyes de la mecánica cuántica. Alternativamente, usando la dualidad onda-partícula de la mecánica cuántica, los campos pueden describirse en términos de intercambio de partículas que transfieren el momento y la energía entre los objetos. De esta forma, los objetos interaccionan cuando emiten y absorben las partículas intercambiadas. La base fundamental de la teoría unificada de campos es que las cuatro fuerzas fundamentales (abajo) al igual que la materia son simplemente manifestaciones diferentes de un único campo fundamental.

La teoría unificada de campos trata de reconciliar las cuatro fuerzas fundamentales (o campos) de la naturaleza (del más fuerte al más débil):

Fuerza nuclear fuerte: fuerza responsable de la unión de los quarks para formar neutrones y protones, y de la unión de estos para formar el núcleo atómico. Las partículas de intercambio que medían esta fuerza son los gluones.

Fuerza nuclear débil: responsable de la radioactividad, es una interacción repulsiva de corto alcance que actúa sobre los electrones, neutrinos y los quarks. Los bosones W y Z son los que median en esta fuerza.

Fuerza electromagnética: es la fuerza, para nosotros familiar, que actúa sobre las partículas cargadas eléctricamente. El fotón es la partícula de intercambio para esta fuerza.

Fuerza gravitacional: igualmente experimentada, es una fuerza atractiva de largo alcance que actúa sobre todas las partículas con masa. Se postula que hay una partícula de intercambio que se ha denominado gravitón, aunque todavía no se ha podido comprobar. Éste es entre otros, uno de los puntos clave a desvelar en el proyecto LHC.

Historia[editar · editar fuente]

El término teoría de campo unificado fue introducido por Einstein cuando intentó tratar unificadamente la gravedad y el electromagnetismo mediante una teoría de campos unificada. Previamente Maxwell había logrado en 1864 lo que denominaríamos primera teoría unificada, al formular una teoría de campo que integraba la electricidad y el magnetismo.

La búsqueda de Einstein de una teoría de campo unificado para el campo electromagnético y el campo gravitatorio, generalizando su teoría general de la relatividad fue infructuosa. Otro intento interesante de unificar estas dos teorías fue la teoría de Kaluza-Klein alguna de cuyas ideas inspiraron algunos aspectos de la teoría de cuerdas moderna, un ambicioso intento de formular una teoría del todo.

Desde los primeros intentos de Einstein y Kaluza, otro tipo de interacciones diferentes de la gravedad y electromagnetismo, como la interacción débil y la interacción fuerte han sido objeto de diversos intentos de unificación, así hacia finales de los años 1960 se formuló el modelo electrodébil que de hecho es una teoría de campo unificado del electromagnetismo y la interacción débil. Los intentos de unificar la teoría de la interacción fuerte con el modelo electrodébil y con la gravedad ha permanecido desde entonces como uno de los retos aún pendientes de los físicos, una teoría que explicaría la naturaleza y el comportamiento de toda la materia.

La siguiente lista recoge las teorías de campo unificado según una cronología histórica:

electricidad + magnetismo = electromagnetismo (realizada por James Clerk Maxwell en los años 1860).

electromagnetismo + interacción débil = interacción electrodébil (realizada por Glashow, Salam y Weinberg en los años 1960).

interacción electrodébil + interacción fuerte = gran teoría unificada (aún por verificar)

gran teoría unificada + relatividad general = teoría de campos unificada o "Teoría del todo" (aún por desarrollar)

Teoría de campo unificado de Maxwell[editar · editar fuente]

Históricamente, la primera teoría unificada de campos fue desarrollada por James Clerk Maxwell. En 1831, Michael Faraday observó que la variación en el tiempo de los campos magnéticos podía inducir corrientes eléctricas. Hasta entonces, la electricidad y el magnetismo se consideraban como fenómenos no relacionados entre sí. En 1864, Maxwell publicó su famosa teoría de campos electromagnéticos. Este fue el primer ejemplo de una teoría

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