TEORÍAS DE LA UNIFICACIÓN DE LA FÍSICA

En lo que refiere a la unificación de fuerzas se puede decir que se ha tratado de hacer, en la época de Newton, surge la primera unificación de Fuerza la Gravitación Universal, un tiempo después.

Todavía en la antigüedad se creía que solo tres fuerzas habían; la fuerza de la gravitación, la fuerza de electricidad, la fuerza del magnetismo.

Pero, luego de hacer experimentos se logró la primera unificación de la electricidad y el magnetismo con ayuda de Maxwell.

RELATIVIDAD VS CUÁNTICA

Unificar dos fuerzas tan diferentes habría supuesto una ardua tarea para Einstein peor aun cuando apenas había comenzado a investigar, vio como unos como unos drásticos cambios en el mundo del a física le dejaban atracción.

En 1930 la meta de Einstein de la unificación se venía abajo, mientras la mecánica cuántica desvelaba los secretos del átomo. Los científicos descubrieron que la gravedad y el electromagnetismo no eran las únicas fuerzas que regían el universo, al investigar acerca del a estructura del átomo descubrieron dos fuerzas más:

* Fuerza nuclear fuerte.- Actúa como el pegamento, mantiene unido el núcleo de cada átomo y agrupa a protones y neutrones.

* Fuerza nuclear débil.- Permite que los neutrones se conviertan en protones emitiendo una radiación durante el proceso.

RELATIVIDAD Y MECÁNICA CLÁSICA

Johannes Kepler (1571-1630) describió por primera vez el movimiento de los planetas con sus leyes de Kepler.

Galileo Galilei (1564-1642) reflexionó sobre el movimiento de los cuerpos, estableciendo lo que se puede considerar la relatividad clásica o de Galileo.

Isaac Newton (1643-1727) en su obra “Philosophiae Naturalis Principia Mathematica” estableció las tres leyes de Newton del movimiento, basándose en la relatividad de Galileo, estableciendo así la base de la mecánica clásica, así como la ley de Gravitación Universal. Con las leyes de Newton y la ley de la Gravitación Universal, se pueden deducir y explicar las Leyes de Kepler.

La mecánica clásica fue un gran adelanto para explicar el funcionamiento del mundo macroscópico y de velocidades mucho menores que la de la luz, esto es, para explicar los fenómenos cotidianos y el movimiento planetario.

Newton y Gottfried Leibniz (1646-1716) descubrieron (de manera independiente ambos) el cálculo integral y diferencial. En la actualidad se emplea la notación de Leibniz.

La mecánica cuántica nos muestra que todas las fuerzas de la naturaleza excepto la gravedad funcionan a escala microscópica.

Pero existen algunos terrenos del universo que no llegaremos a comprender por completo hasta que no lleguemos a una teoría unificada, el mejor ejemplo para este fenómeno lo constituyen los agujeros negros.

Un astrónomo alemán llamado Karl Schwarzschild menciono los agujeros negros por primera vez en 1916, él dedujo que una enorme cantidad de masa como la de una estrella concentrada en un área muy reducida absorbería el tejido espacio temporal con tal fuerza que nada, ni siquiera la luz podría evitar su atracción gravitacional.

La mecánica cuántica es muy efectiva para los objetos pequeños y la relatividad general es la adecuada para estrellas y galaxias, pero los átomos, los objetos minúsculos y las galaxias forman parte de un mismo universo no podemos seguir con un método para tratar los átomos y otro para las estrellas.

Una de las razones es que, aunque tengan la misma dependencia con la distancia, son extremadamente diferentes en su intensidad: la fuerza de la gravedad es unas 1040 veces más débil que, por ejemplo, la eléctrica.

ELECTROMAGNETISMOJames Clerk Maxwell (1831-1879) unificó todo el conocimiento sobre electricidad, magnetismo y óptica realizado en el pasado por Ampere, Coulomb, Faraday, Gauss y otros, con sus cuatro ecuaciones de Maxwell en 1864. Estas ecuaciones describen todos los fenómenos electromagnéticos, unificando los campos eléctricos y magnéticos en un solo concepto: el campo electromagnético. Un hecho llamativo de esta teoría es que predice la velocidad de la luz en el vacío

RELATIVIDAD ESPECIAL, GENERAL Y MECÁNICA

RELATIVISTA

Las ecuaciones de Maxwell sin embargo, entraban en conflicto con la mecánica clásica. Para compatibilizarlas, los científicos mantuvieran vigente la idea del movimiento absoluto.

Finalmente, Albert Einstein (1879-1955) enunció la Teoría Especial de la Relatividad, (1905), que generalizaba la relatividad de Galileo, y con ella, surgió la mecánica relativista, que amplía a la mecánica clásica en la explicación de los fenómenos de velocidades cercanas a la de la luz.

Hechos llamativo son la relativización del tiempo y el espacio, la absolutización de las leyes fundamentales, la equivalencia masa-energía (E=mc^2) o el Principio de Equivalencia

MECANICA CUANTICALa mecánica cuántica se inició con Max Planck (1858-1947), y recibió contribuciones importantes de: De Broglie, Schrödinger, Heidelberg, Bohr, etc.

. La mecánica cuántica explica los fenómenos de lo muy pequeño (átomos y partículas subatómicas), siempre que su velocidad no se acerque a la de la luz.

Hechos llamativos de la mecánica cuántica son: la dualidad onda-partícula, la cubanización de la energía y el principio de incertidumbre.

MODELO ELECTRODEBIL

El Modelo Electro débil unifica el electromagnetismo y la interacción nuclear débil, dos de las cuatro fuerzas fundamentales. Muestra que el electromagnetismo y la interacción nuclear débil son en realidad una única fuerza a altísimas temperaturas, que se muestran como distintas a las temperaturas del mundo cotidiano. El modelo electro débil fue desarrollado en los años 1960 por Glasgow, Salam y Weinberg.

MODELO ESTÁNDAR

El Modelo Estándar de la Física de partículas es una teoría cuántica de campos que explica (pero no unifica) tres de las cuatro interacciones fundamentales (electromagnetismo, interacción nuclear fuerte e interacción nuclear débil), dejando solamente a la gravedad fuera. Fue desarrollada en los años 70 del siglo XX, y es consistente con la mecánica cuántica y la relatividad especial.

El Modelo Estándar describe todas las partículas basándose en partículas fundamentales de materia (6 quarks, 6 leptones y sus antipartículas), y partículas portadoras de fuerzas (como el fotón).

INTENTOS DE UNIFICACIÓN COMPLETA

Los principales son las 5 teorías de cuerdas y la teoría M que pretende unificarlas. A las teorías de cuerdas actuales se les llama “teorías de supercuerdas” porque se ha introducido la supersimetría en ellas. Es decir, las teorías de supercuerdas son teorías de cuerdas supersimétricas

. En lugar de múltiples partículas microscópicas, la teoría de cuerdas afirma que todo en el universo, todas las fuerzas y toda la materia está compuesta por un solo ingrediente: unos minúsculos hilos de energía vibrantes conocidos como “cuerdas”.

El camino seguido por Heim es reescribir las ecuaciones de la relatividad en un marco cuántico. Es una teoría geométrica, como la relatividad, pero en la que todo (gravedad, electromagnetismo, la propia materia) es consecuencia de la curvatura del espacio-tiempo. Las consecuencias son asombrosas ya que el electromagnetismo y la gravedad resultan vinculados, abriendo la posibilidad de manipular la gravedad a través del electromagnetismo.

GRACIAS POR SU ATENCIÓN PRESTADA