La
teoría de campo unificado es una teoría de campos que trata, mediante principios comunes, dos teorías de campo previamente consideradas diferentes. Y una
teoría de campos es aquella que explica que las fuerzas entre los objetos pueden describirse como efecto de un campo, de manera que si un fenómeno ocurre en un punto y no en otro es porque la intensidad de dicho campo en ese punto lo permite.
Veamos un poco de historia:
A mediados del siglo XIX se conocían cuatro fenómenos que eran capaces de hacerse notar a través del vacío.
- gravitación
- luz
- atracción y repulsión eléctricas
- atracción y repulsión magnéticas
Se consideraban fenómenos totalmente independientes, hasta que entre 1864 y 1873 el físico teórico escocés J. Clerck Maxwell analizó tanto los fenómenos eléctricos y magnéticos y encontró ciertas relaciones básicas entre ellos —plasmados en las ecuaciones de Maxwell— demostrando que unos dependían de los otros. Entonces se pudo hablar de un campo electromagnético que influía sobre los cuerpos de acuerdo a la intensidad de ese campo en ese punto en concreto.
Demostró también que haciendo oscilar de manera regular ese campo se originaba una radiación que se alejaba de la fuente de oscilación a la velocidad de la luz en todas direcciones. Y la luz, propiamente dicha, era una de esas radiaciones electromagnéticas. Maxwell predijo la existencia de otras formas de luz, con longitudes de onda mucho más grandes y mucho más pequeñas que las de la luz visible, que fueron descubiertas a lo largo de los veinte años siguientes, hasta que actualmente hablamos de todo un
espectro electromagnético.
Así los tres fenómenos quedaron unificados bajo una misma teoría, bajo un mismo campo: el electromagnético. Pero aún quedaba por integrar la gravedad. Y aunque se descubrieron ecuaciones que combinaban los efectos electromagnéticos y los gravitatorios, no lograban proporcionar del todo un campo auténticamente unificado de modo que la existencia de unos pudieran utilizarse para justificas la existencia de los otros. El propio Einstein utilizó su teoría de la relatividad general para tratar de dar con ella, pero sin éxito.
La cosa se complica a partir de 1935, cuando se descubrieron dos nuevos tipos de campo que afectan a las partículas subatómicas y, además, a una distancia inferior al diámetro de un núcleo atómico. Son la
interacción nuclear fuerte y la
interacción nuclear débil.
Un auténtico campo unificado debería explicar estos cuatro campos que se conocen en la actualidad. Éstos son (ordenados del más fuerte al más débil):
- fuerza nuclear fuerte: la responsable de la unión de los quarks para formar neutrones y protones, y de la unión de estos para formar el núcleo atómico.
- fuerza nuclear débil: la responsable de la radioactividad y de la interacción repulsiva de corto alcance que actúa sobre los electrones, neutrinos y los quarks.
- fuerza electromagnética: la que actúa sobre las partículas cargadas eléctricamente.
- fuerza gravitacional: la fuerza atractiva de largo alcance que actúa sobre todas las partículas con masa.
La función fundamental de la teoría unificada de campos es demostrar con una teoría común que las cuatro fuerzas fundamentales, al igual que la materia, son simplemente diferentes manifestaciones de un único campo fundamental.
