Interacciones fundamentales

En física de partículas, se denomina fuerza fundamental o interacciones físicas a cada una de las clases de interacciones^{[Nota 1]}​ entre las partículas subatómicas, a saber:^[1]​

• Fuerza nuclear fuerte
• Fuerza electromagnética
• Fuerza nuclear débil (interacciones de decaimiento)
• Interacción gravitatoria

La primera incluye las fuerzas que mantienen los núcleos atómicos unidos, la interacción de los nucleones con los mesones pi y la producción de partículas extrañas. En general abarcan las interacciones entre hadrones^[2]​ y protones.

Las fuerzas electromagnéticas tienen lugar entre partículas cargadas, actuando tanto en cuerpos en reposo respecto al observador (interacción electrostática), como en movimiento (interacción magnética).

Las fuerzas débiles son responsables de la desintegración beta, decaimiento pi mu y decaimiento mu electrón.

Las fuerzas de gravedad son tan débiles a escalas nucleares que son despreciables en los experimentos actuales.

Las teorías de campo gauge explican tanto las partículas fundamentales como sus interacciones. Las primeras, explicadas como campos cuánticos relativistas, son representaciones de ciertos operadores de carga que se corresponden con la carga gravitacional, spin, carga eléctrica y demás, mientras que las fuerzas fundamentales son las fuerzas de atracción y repulsión entre estas cargas.^[3]​

Por otro lado, de acuerdo con la teoría general de la relatividad, las interacciones son debidas a la interacción de la energía con la topología del espacio-tiempo. Hasta el momento, tanto la descripción de la gravedad como un campo gauge, como la explicación de las interacciones como topologías, han sido infructuosas.^[4]​

Casi toda la historia de la física moderna se ha centrado en la unificación de estas interacciones^[5]​ y hasta ahora la interacción débil y la electromagnética se han podido unificar en el marco teórico conocido como modelo electrodébil.^[6]​ Por su parte, la unificación de la interacción fuerte con dicho modelo electrodébil es el motivo de toda la teoría de la gran unificación. Y finalmente, la teoría del todo conciliaría aquella con la interacción gravitatoria.

La comunidad científica prefiere el nombre de interacciones fundamentales al de fuerzas debido a que con ese término se puede referir tanto a las fuerzas como a los decaimientos que afectan a una partícula dada.^[7]​

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1. ↑ «Chen Ning Yang - Nobel Lecture: The Law of Parity Conservation and Other Symmetry Laws of Physics». www.nobelprize.org. Consultado el 19 de enero de 2017. «[...] a classification of the forces that act between subatomic particles, a classification which the physicists have learned through experience to use in the last 50 years. We list the four classes of interactions below.» 
2. ↑ «Melvin Schwartz - Nobel Lecture: The First High Energy Neutrino Experiment». www.nobelprize.org. Consultado el 19 de enero de 2017. 
3. ↑ «Abdus Salam - Nobel Lecture: Gauge Unification of Fundamental Forces». www.nobelprize.org. Consultado el 19 de enero de 2017. «The greatness of gauge ideas - of gauge field theories - is that they reduce these two quests to just one; elementary particles (described by relativistic quantum fields) are representations of certain charge operators, corresponding to gravitational mass, spin, flavour, colour, electric charge and the like, while the fundamental forces are the forces of attraction or repulsion between these same charges». 
4. ↑ Torres, Rosa. «Ondas Gravitacionales». Consultado el 6 de octubre de 2018. 
5. ↑ «Abdus Salam - Nobel Lecture: Gauge Unification of Fundamental Forces». www.nobelprize.org. Consultado el 19 de enero de 2017. «A third quest seeks for a unification between the charges (and thus of the forces) by searching for a single entity, of which the various charges are components in the sense that they can be transformed one into the other». 
6. ↑ «La interacción débil». Archivado desde el original el 13 de julio de 2007. Consultado el 7 de enero de 2008. 
7. ↑ «Las cuatro interacciones». Archivado desde el original el 28 de mayo de 2008. Consultado el 7 de enero de 2008. 
8. ↑ «Copia archivada». Archivado desde el original el 4 de marzo de 2016. Consultado el 18 de agosto de 2016. ^{[fuente cuestionable]}