Quinta forza. Pixota
1989/12/01 Legarreta, J. A. Iturria: Elhuyar aldizkaria
Segundo a teoría de Big Bang, o momento en que toda a masa do universo e toda a enerxía estaba concentrada nun punto (“momento cero”) foi entón cando o catro forzas (gravitatorio, electromagnético, nuclear débil e violento) que coñecemos hoxe en día estaban unificadas. A inestabilidade desta situación provocou a explosión máis intensa que se produciu, rompendo catro interaccións ou a converxencia destas forzas a 10 -11 segundos da expansión do universo.
O principal reto actual dos físicos consiste en obter una teoría unificada deste catro forzas, separadas en tan pouco tempo. Este proceso de unificación é intrinsecamente obstaculizado, pero se se demostra a influencia da quinta forza, os físicos terán que superar aínda máis a dificultade paira atopar a única forza que dirixe o universo. Segundo os expertos, esta única forza pode ser a base do universo. É máis, esta única forza tivo a capacidade de crear o universo, é dicir, foi a causa da Gran Explosión e dependían da mesma luz, materia, enerxía, estrutura e espazo/tempo do universo no momento do seu nacemento. Só será un soño?. Imos velo.
Hoxe coñecemos catro interaccións. Digamos que ao redor de 300 anos e moitos esforzos foron necesarios paira coñecelos ben.
Una das preocupacións dos físicos é conseguir una teoría común das catro interaccións que gobernan o universo. Pero o desexo de conseguir una teoría unificada foi moi pesado, E. Cando Fischbach anunciou en xaneiro de 1986 a existencia da quinta forza. Pero en que consiste esta quinta forza?
Como é sabido, paira todos os corpos materiais defínense dous tipos de masas. A masa inercial é aquela que se opón ao cambio de movemento do corpo afectado por unha forza. A masa gravitatoria é a que representa a forza gravitatoria entre dous obxectos.
Por convenio, a masa inercial e a gravitacional considéranse iguais. Pero no estudo que o barón húngaro Lorand Eötvös publicou antes da Primeira Guerra Mundial, expuxo algúns cambios en canto á equivalencia entre masa gravitatoria e inercial. Nos seus experimentos utilizou diferentes materiais e mediu pequenas diferenzas entre ambos os tipos de masas. Con todo, a equivalencia entre ambos os tipos de masas estaba moi arraigada, L. Eötvös pensou que os resultados obtidos non foron demasiado importantes e só foron resultado dunha mala medición experimental.
Frank D. da Universidade de Queensland. Stacey foi un físico australiano que retomou esta cuestión nos anos 80. Realizou experimentos paira medir os cambios gravitatorios que se producen a medida que se desprazan cara ao centro da Terra e descendeu até os 2.000 m. A gravidade diminuía máis rápido do previsto pola lei de Newton. Máis aínda, a constante de gravitación universal (considerada constante universal) a esta profundidade era un 1% menor que na superficie terrestre. F. Stacey atribuíu estas diferenzas aos erros que cometeu nas súas medicións ou, quizais, as anomalías gravitatorias provocadas polos xacementos de metais presentes nos arredores falsificaron os resultados dos seus experimentos.
Pero E. Fischbach en 1985 L. Resultados de Eötvös e F. Stacay afirmou que eran correctas e acusou á quinta forza, que crea una masa gravitatoria algo menor que a inercial. Os seus experimentos gravimétricos demostraron que sería una forza repulsiva e a súa intensidade 100 veces menor que a da forza gravitatoria. O curioso sería que, en lugar de depender da masa dos corpos, como no caso da forza de gravidade, sería función da súa estrutura atómica, o número variónico dos materiais. Lembremos que o número bariónico é a suma do número de neutróns e protones do núcleo atómico.
De feito, se se demostrase a existencia desta quinta forza, no baleiro caería algo máis de 1 kg de chumbo (82 protones, 125 neutróns) que 1 kg de aluminio (13 protones, 13 neutróns). Por tanto, deberiamos utilizar moi boa instrumentación paira detectar a influencia da quinta forza, xa que a intensidade da forza de gravidade é 100 veces maior, polo que se superaría en todos os experimentos.
Parece haber un gran debate entre os físicos, uns a favor e outros en contra. Hai quen di que en lugar de ser repelente é atrayente. Pero, en definitiva, o que confirma ou nega una teoría é a experimentación, e neste caso hai dous medios de proba: a investigación gravimétrica, F. O que utiliza Stacey e a investigación diferencial. A investigación diferencial permite coñecer a relación entre a quinta forza e a composición da materia á que afecta.
A maioría dos experimentos realizados desde o ano 1985 foron de tipo secundario e obtivéronse resultados contraditorios. De feito, a quinta forza afecta de maneira diferente a corpos de diferente composición atómica, e a pesar de que nos experimentos realizados con distintos materiais obtivéronse resultados optimistas, con outros non se obtiveron resultados satisfactorios. É máis, os resultados obtidos en experimentos que demostran a existencia da quinta forza non coinciden en intensidade e campo de acción.
Investigadores de Estados Unidos de Nova York levaron a cabo estudos en Groenlandia sobre a quinta forza e reconstruíron F nos xeos polares. O experimento de Stacey, ao descubrir que, do mesmo xeito que el, a gravidade diminúe un pouco máis rapidamente do que a teoría de Newton prevé. Os físicos atribúen estes resultados á quinta forza. A súa intensidade é do 2% ou 3% da forza de gravidade e o seu campo de acción é de até 500 m. En calquera caso, o geofísico director do experimento, Mark Ander, non está moi a gusto e actúa con prudencia facendo referencia ás vicisitudes observadas, sen pronunciarse a favor nin en contra.
Na actualidade están a levarse a cabo novos experimentos, uno deles no Sur, xa que o xeo do Sur é dúas veces máis compacto e uniforme que o de Groenlandia. Os investigadores teñen previsto descender até os 4.000 m de profundidade e esperan poder realizar experimentos fiables (dúas veces máis fiables que os realizados en Groenlandia). Outro dos experimentos interesantes está previsto realizar no CERN (Centro de Investigación Nuclear) de Xenebra. Está a investigarse a caída de protones e antiprotones e se a quinta forza existise, o antiprotón caería máis rápido que o protón.
A verdade é que estamos ante unha forza misteriosa cuxa existencia é incerta. En calquera caso, non é excluínte e moitos investigadores expertos creen que existe.
Paira terminar diremos que os físicos que traballan no Laboratorio de Geofísica de Massachusetts en Estados Unidos atoparon outra forza. Esta sexta forza estímase que alcanza os 200 m de altura e é una atracción. Paira Frank Stacey, a quinta e a sexta forza formarían parte da forza da gravidade e a súa pequena intensidade e campo de acción non afectarían á lei de Newton.
Pero as cousas complícanse paira os físicos que traballan na teoría conxunta das catro interaccións. De feito, se estas catro forzas son difíciles de conxugar, agora coas cinco enfrontaranse a un desafío moito máis complicado, se estas quintas e sexta forzas non son cadeas perdidas (que permitiron a Einstein unificar forzas electromagnética e gravitatoria).
Gai honi buruzko eduki gehiago
Elhuyarrek garatutako teknologia
