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  • caminantenocturno

    Miembro
    30 de septiembre de 2021 a 3:21 pm

    ¡Hola!

    Actualmente conocemos que las interacciones fundamentales son resultados de la emisión y absorción de bosones, es decir, partículas de spin entero y que no se excluyen entre sí: pueden haber arbitrariamente muchos en un volumen arbitrariamente pequeño.

    Estos bosones son virtuales en tanto existen durante un tiempo menor al correspondiente por el principio de incertidumbre de Heisenberg.
    Según este último principio, se cumple ∆t∆E>h. Es decir, que el producto de las incertidumbres en el tiempo y la energía es mayor a la constante de Planck.

    A mayor energía menor es el tiempo de existencia del bosón.

    Entonces hay una relación entre la energía y el alcance del bosón c∆t, donde c es la velocidad de la luz. A mayor energía, menor ∆t y también menor la distancia o
    alcance del bosón.

    El fotón, el bosón del campo electromagnético, al no tener masa en reposo su energía puede ser arbitrariamente pequeña, luego el tiempo de su existencia es
    arbitrariamente largo pudiendo recorrer un largo camino. Es por esto que es una interacción de larga distancia.

    Los bosones W⁺ W⁻ y Z⁰ que median la interacción débil, sí tienen masa en reposo y por tanto una energía mínima debajo de la cual no pueden exisitir.
    Como la masa de estos bosones es relativamente alta se reduce su tiempo de existencia.
    Este tiempo es tan corto que es poca la distancia que recorren. Por esto se trata de una interacción de corto alcance.
    El mecanismo de Brout-Englert-Higgs de 1964 es el que explica el origen de la masa de éstos bosones.

    El gluón, similar al fotón, tampoco tiene masa. Así que en principio la interacción fuerte sería de largo alcance igual que el electromagnetismo.
    Esto no es consistente con la experiencia: los núcleos atómicos no se atraen entre sí.

    Gross, Wilczek y Pulitzer descubrieron en 1973 lo que se llama «libertad asintótica».

    La interacción fuerte es más débil a cortas distancias y aumenta con ella. Esto es debido a un antiapantallamiento.

    A diferencia del fotón, el gluón transporta carga de color. Como están cargados, los gluones interactúan entre sí; algo que no sucede con fotones (más o menos: pueden interactuar entre sí mediante la interacción electrodébil).

    Luego el campo gluón en las inmediaciones de un quark amplifica, por decirlo de algún modo, la carga de color de ese mismo quark y por tanto la intensidad de la interacción.

    Como se ve en el gráfico, la interacción fuerte disminuye con la energía, luego con la inversa de la distancia. Contrario a lo que sucede con la electromagnética y la débil.

    Entonces sí, a mayor energía menor distancia. Por eso es que se necesitan aceleradores de partículas cada vez mayores para indagar a escalas cada vez menores.

    Finalmente, la diferencias entre el electromagnetismo y la interacción débil son debidas a una ruptura de simetría por el mecanismo de Higgs.
    Es de esperar que la diferencia entre la interacción fuerte y la electrodébil sea también debida a alguna ruptura de simetría que haga que los leptones pierdan su carga de color y los quarks la conserven.

    ¡Saludos!