Una vez hablábamos de las cuatro fuerzas físicas fundamentales y de cómo gobiernan el Universo. No hubo ningún problema en comprender el papel y la importancia de las fuerzas electromagnéticas, gravitatorias y fuertes: el mundo sería claramente un lugar muy diferente sin ellas.
Sin embargo, no pudimos encontrar la importancia de la fuerza débil. ¿Es solo para la descomposición radiactiva? Las estrellas brillan por fusión, no por fisión. Parece papel bastante específico y estrecho.
Suponiendo que ahora no haya una fuerza fundamental débil, ¿sería el mundo mucho más diferente del que vemos ahora? ¿Cómo sería diferente?
La interacción débil es una pieza de rompecabezas de considerable importancia en nuestra comprensión actual de la física de partículas. El modelo estándar de física de partículas explica las fuerzas fundamentales de la naturaleza en términos de interacciones entre un conjunto discreto de partículas elementales que encajan en representaciones de varios grupos de simetría. Por ejemplo, la fuerza nuclear fuerte se describe mediante una interacción mediada por partículas sin masa denominadas , que encajan en un grupo de simetría llamado grupo unitario especial en 3 dimensiones, o SU(3) para abreviar.
Resulta que la fuerza electromagnética y la fuerza nuclear débil son en realidad manifestaciones diferentes de la misma interacción fundamental, denominada fuerza electrodébil . Según cuenta la historia, existían dos grupos de simetría en el universo primitivo, uno para las interacciones nucleares fuertes, SU(3), y otro para las interacciones electrodébiles, U(2), (dejemos de lado la gravedad por ahora).
De repente, un campo escalar constante, a saber, el campo de Higgs, adquirió un valor esperado de vacío distinto de cero. Debido a la forma en que el campo de Higgs se acopló con el grupo de simetría U(2), la transición a un valor de expectativa de vacío homogéneo distinto de cero rompió espontáneamente la simetría U(2). Los restos sobrantes de la simetría U(2) se organizaron en una simetría U(1) (que ahora llamamos electromagnetismo), y tres bosones que fueron dotados de masa por el campo de Higgs. Estos tres bosones ahora se llaman , , y ; son los mediadores de interacciones débiles .
Más allá de su origen, las interacciones débiles son bastante interesantes por el papel que juegan en el cambio de sabor. En el modelo estándar, la interacción débil es la única interacción que permite que los fermiones elementales, a saber, los leptones y los quarks, cambien de sabor. Cuando un elemento sufre una desintegración radiactiva, se debe a que uno de los quarks dentro del núcleo cambia su sabor a través de la interacción débil. Por estos medios, la riqueza y complejidad de los elementos que componen nuestro universo depende de la interacción débil. Además, la única forma en que los neutrinos pueden incluso interactuar con la materia (además de gravitacionalmente) es a través de la interacción débil.
Encuentro difícil imaginar un universo que sea como el nuestro sin la fuerza débil.
JG
una mente curiosa