• Se cree que en el principio del Universo, cuando toda la masa y energía estaba concentrada en un punto imperceptible (Big Bang), nada más hubo una fuerza que se dividió en varias manifestaciones al disminuir la energía de las partículas una vez producido el estallido.

• Las interacciones del Universo están gobernadas por cuatro fuerzas fundamentales(fuerte, débil, electromagnética y gravitacional).

• La tarea fundamental de algunos de los físicos actuales consiste en la teoría de la unificación; unificación de las cuatro fuerzas de la naturaleza en una sola teoría que las comprenda a todas.

• Descubierta por Isaac Newton en el s. XVII y conocida por todos como "atracción gravitatoria" o simplemente "gravedad".

• Fue la primera en ser descubierta y sufrimos sus efectos diariamente.

• Produce atracción entre partículas, como la "atracción gravitatoria", pero también repulsión debido a la existencia de cargas eléctricas positivas y negativas.

• Hasta la 1ª mitad del s.XIX se consideraban 2 fuerzas distintas e independientes: la eléctrica y la magnética. Tras los estudios y trabajos de científicos como Oersted, Faraday, Maxwell y muchos otros, se consiguió la unificación.

• No afecta a todos los cuerpos como la gravedad, pues los hay con carga neutra.

• Actúa en distancias realmente ínfimas, las distancias subatómicas. Descubierta en el s.XX.

• Se diferencia de la gravitatoria y la electromagnética en que su alcance no es infinito sino muy reducido, pero comparativamente posee una intensidad muy superior a ellas.

• Un quark tipo U cambia a uno tipo D por medio de la interacción débil. Las otras dos partículas que salen son un anti-electrón y un neutrino.

• Actúa sobre los componentes de los núcleos atómicos atrayéndolos para que éste no pueda descompensarse por la intensa fuerza electromagnética de repulsión a la que se ven sometidos los protones (cargas positivas).

• Recordar que los protones se repelen como consecuencia de la fuerza electromagnética. Como consecuencia de ello, la fuerza con más intensidad de las 4 es la nuclear fuerte, siendo su alcance también del orden subatómico.

Fotografía de una reacción en la cual un antiprotón entra y choca con un protón. Como resultado de esta colisión la materia del protón y del antiprotón se convierte en energía ( E=mc2) para la creación de nuevas partículas.

LEPTONES

Los leptones.

En total, existen seis leptones y seis antileptones.

Todos los leptones tiene spin ½. Los taus y los muones son inestables; un tau puede desintegrarse en un muón más dos neutrinos, un muón se desintegra en un electrón mas dos neutrinos.

Hasta recientemente, todos los neutrinos se creían que tenían masa en reposo cero; se especula y existe cierta evidencia experimental que pueden no tener masas pequeñas no nulas. Aunque las partículas tau son más masivas que los nucleones, se clasifican como leptones porque no tienen interacciones fuertes.

HADRONES

Los hadrones, las partículas que interaccionan fuertemente, son una familia más compleja que los leptones. Hay dos subclases: mesones y bariones.

Los mesones tienen spin 0 o 1, y los bariones tienen spin ½ o 3/2. Por tanto todos los mesones son bosones, y todos los bariones son fermiones.

LOS QUARKS

En 1964, Murray Gell-Mann y George Zweig comprendieron, independientemente, que el camino múltiple se puede explicar si se supone que todos los hadrones están constituidos por tres partículas (más sus antipartículas). Gell-Mann les llamó quarks.Cada barión está compuesto por tres quarks (qqq) y cada mesón es una pareja de quark antiquark (q,). Este esquema necesita que los quarks tengan cargas eléctricas con magnitudes 1/3 y 2/3 de la carga del electrón que se había supuesto previamente que era la unidad de carga más pequeña. Dos quarks pueden combinarse con sus spines paralelos para formar una partícula con spin 1 o con sus spines antiparalelos para formar una partícula con spin 0. De manera semejante, tres quarks pueden combinarse para formar una partícula con spin ½ o 3/2.

El ME es una teoría que fue enunciada a los finales de los años sesenta y, hasta ahora, comporta bastante éxito desde el punto de vista experimental. En sus principios medulares describe las tres fuerzas no gravitacionales que cohabitan en la naturaleza: la fuerza subatómica fuerte, la subatómica débil, y electromagnética.

Se trata de una teoría consistente; sin embargo, más de una «arbitrariedad» ha sido necesario aceptar. Tiene diecisiete parámetros libres, como por ejemplo, las constantes de acoplamiento, el espectro de masa fermiónica, etc.

La cromodinámica cuántica

Es una teoría de gauge que describe la interacción entre quarks y gluones. Los quarks son los fermiones de esta teoría y desempeñan un papel análogo a los electrones y neutrinos del modelo electrodébil, los gluones son los bosones de gauge de la teoría, y despeñan un papel análogo a los fotones en la QED.

Es una teoría física que unifica la interacción débil y el electromagnetismo, dos de las cuatro fuerzas fundamentales de la naturaleza.

A su vez, este modelo se halla incluido en la Teoría de Gran Unificación (GUT), que une la interacción electrodébil con la interacción nuclear fuerte.

El modelo electrodébil

El boson de Higgs desempeña un papel único en el modelo estándar, y un papel dominante en explicar los orígenes de la masa de otras partículas elementales, particularmente la diferencia entre el fotón sin masa y los bosones pesados W y Z. Las masas de las partículas elementales, y las diferencias entre el electromagnetismo (causada por el fotón) y la fuerza débil (causada por los bosones W y Z), son críticas en muchos aspectos de la estructura de la materia microscópica (y por lo tanto macroscópica); así, si se demuestra que existe, el boson de Higgs tiene un efecto enorme en el mundo alrededor nuestro.

Una simulación del detector del Gran Colisionador de Hadrones, mostrando como se prevé que sean las trazas del Bosón de Higgs.

El hecho de que los bosones de la fuerza nuclear débil tengan masa es algo que técnicamente plantea muchos problemas. Para evitar ese y otros problemas con las masas de las partículas se ideó un mecanismo dentro del MEFP, los campos de Higgs.

Estos campos están transmitidos por un bosón y el paso de las partículas que interactúan con él por dicho campo hace que se genere una inercia que es la que percibimos como masa.