Una quinta fuerza de la naturaleza – Intentaremos explicarla

Es posible que esta semana hayas visto algunos titulares sobre el descubrimiento de una quinta fuerza fundamental de la naturaleza. Tal vez incluso hayas leído un poco sobre ello, pero luego probablemente hayas dejado de leer, porque… física de partículas, cuantos, bosones, portadores de fuerza…

Aléjate de los artículos: Estamos aquí para ayudar.

Si recuerdas algo de la física que aprendiste en el colegio, es posible que recuerdes que hay cuatro fuerzas fundamentales de la naturaleza.

Son, sin ningún orden en particular, la gravedad, el electromagnetismo, la fuerza nuclear débil y la fuerza nuclear fuerte.

¿La quinta? ¿Se supone que debo conocer las otras cuatro?

La gravedad es bastante fácil de entender: dos cosas cualesquiera que tengan masa (átomos, personas, planetas, estrellas) son atraídas la una hacia la otra. Cuanto mayor sea la masa, mayor será la atracción. Muy fácil.

¿El electromagnetismo? Bueno, eso es simple, es la electricidad y el magnetismo en un puré. Sí, pero eso no explica realmente cómo funciona. La fuerza electromagnética explica cómo las cosas que están cargadas eléctricamente (positiva o negativamente) interactúan entre sí. Una de las grandes conclusiones es que una carga magnética puede crear una carga eléctrica, y viceversa. Estas interacciones son las responsables de la generación de energía eléctrica, que es algo muy importante. El electromagnetismo y cómo empuja y tira de los objetos es responsable de la energía en cosas como las baterías y los imanes, pero también incluye la luz, que es sólo ondas de radiación electromagnética.

Las otras dos son la fuerza nuclear débil y la fuerza nuclear fuerte, y aunque ambas son más fuertes que la gravedad, sólo actúan en los espacios diminutos entre los átomos, y en los espacios aún más pequeños en los que la física cuántica empieza a hacer que todo sea realmente extraño.

La fuerza nuclear fuerte es, de hecho, la más fuerte de las cuatro fuerzas conocidas y, básicamente, el pegamento que une todo. Es la responsable de mantener estables los protones y los neutrones (que junto con los electrones forman los átomos) y permite que éstos se unan en núcleos atómicos. La fuerza débil, por su parte, es la responsable de la desintegración radiactiva, lo contrario de la fuerza fuerte, y es la que controla cómo se desintegran las cosas a nivel nuclear. Ah, y por cierto, es responsable de la fusión, y mantiene nuestro sol brillante y caliente.

Eso es lo que son las cuatro fuerzas, sin entrar demasiado en la maleza de cómo funcionan estas cosas.

¿Y qué hay de una quinta fuerza?

Pero, tenemos que meternos un poco en la maleza, porque necesitamos saber qué hace que la gravedad o cualquiera de las otras fuerzas realmente hagan su trabajo.

¿Un cuerpo con masa, simplemente comienza a moverse mágicamente hacia otra cosa masiva? No, esto es posible gracias a las partículas portadoras de fuerza. Los portadores de fuerza son las partículas que llevan información entre las cosas y les dicen cómo comportarse. Piensa en los portadores de fuerza como pequeñas constituciones de bolsillo para cada una de las cuatro fuerzas fundamentales. No sólo establecen todas las reglas de comportamiento, sino que también obligan a las fuerzas (ha) a actuar según esas reglas.

Los portadores de fuerza para la gravedad son cosas hipotéticas llamadas gravitones, para el electromagnetismo son los fotones. Para la fuerza nuclear débil los portadores se llaman partículas W y Z, y para la fuerza nuclear fuerte, gluones. Todos estos portadores de fuerza se clasifican como ejemplos de bosones.

Pero el año pasado, un grupo de físicos de la Academia Húngara de Ciencias vio lo que el departamento de física de la Universidad de California en Irvine (UCI) llamó «anomalías desconcertantes en sus datos experimentales». Los húngaros no estaban seguros de cuáles eran las anomalías, pero apuntaban a la existencia de un nuevo tipo de partícula luminosa. Hasta ahí llegaron. No pudieron averiguar si esta nueva partícula tenía masa, o si era un nuevo tipo de bosón sin masa, como un fotón.

Desgraciadamente, parafraseando a Abraham Lincoln, el mundo «notó poco ni recordó mucho» el trabajo de los científicos húngaros.

Excepto un equipo de físicos dirigido por Jonathan Feng, profesor de física y astronomía de la UCI. Junto con su equipo, Feng echó un vistazo al trabajo de los húngaros, reunió una serie de otros experimentos similares y decidió que los húngaros podrían haber encontrado, de hecho, un nuevo tipo de bosón portador de fuerza.

«A veces», dice Feng, «también lo llamamos simplemente el bosón X, donde X significa desconocido». Si tienen razón, una nueva partícula portadora de fuerza significa que debe haber una nueva fuerza, una quinta fuerza fundamental.

El trabajo de los equipos se acaba de publicar en la revista Physical Review Letters. «Si es cierto, es revolucionario», dijo Feng. «Durante décadas, hemos conocido cuatro fuerzas fundamentales… este descubrimiento de una posible quinta fuerza cambiaría por completo nuestra comprensión del universo, con consecuencias para la unificación de fuerzas y la materia oscura».

Y no, ni siquiera vamos a entrar en la materia oscura en este punto.

¿Entonces dónde ha estado escondida esta fuerza? Feng dice que simplemente se ha pasado por alto en el pasado. «Sus interacciones son muy débiles», dice Feng.

Pero añade: «Hay muchos grupos experimentales trabajando en pequeños laboratorios de todo el mundo que pueden seguir las afirmaciones iniciales, ahora que saben dónde buscar».

Entonces, ¿qué hace y qué significa?

Esta nueva fuerza es muy similar al electromagnetismo, pero, según Tim Tait, coautor del «mientras que la fuerza eléctrica normal actúa sobre los electrones y los protones, este bosón recién descubierto sólo interactúa con los electrones y los neutrones, y en un rango extremadamente limitado.»

Pero se necesita más investigación para determinar exactamente lo que ESO significa en cuanto a cómo funciona el mundo físico.

Entonces, si se confirma esta nueva fuerza, ¿qué haría para nuestra comprensión del mundo? Ni siquiera Feng lo sabe todavía. Pero no faltan las especulaciones. Podría jugar un papel en ayudar a los científicos a encontrar el Santo Grial de la Física, la Gran Teoría Unificada. Esta quinta fuerza podría ayudar a unificar los efectos de las fuerzas electromagnética, débil y nuclear fuerte, «manifestaciones», dice Feng, «de una fuerza más grande y fundamental».»

Hace tiempo que los físicos sueñan con averiguar si el electromagnetismo y las fuerzas nucleares fuertes y débiles funcionan juntos, o cómo lo hacen, y esta nueva fuerza podría ser una gran pieza de ese rompecabezas.

Si podemos demostrar la existencia de esta quinta fuerza podría acercarnos un poco más a dar un sentido real al funcionamiento de nuestro universo.

¿Entiendes?