Teoría de la gran unificación para niños

Una Teoría de Gran Unificación (TGU) es una idea en la física que busca unir tres de las cuatro fuerzas fundamentales de la naturaleza. Estas fuerzas son: la fuerza nuclear débil, la fuerza nuclear fuerte y la fuerza electromagnética. La fuerza de gravedad no se incluye en una TGU. Sin embargo, una teoría aún más grande, llamada "Teoría del Todo", sí buscaría unir las cuatro fuerzas.

En los años 1967 y 1968, los científicos Steven Weinberg y Abdus Salam crearon una teoría que unía las fuerzas electromagnética y débil. Esta teoría, conocida como el modelo electrodébil, hizo predicciones que luego se confirmaron con experimentos. Más tarde, Howard Georgi y Sheldon Lee Glashow desarrollaron una nueva teoría. Esta teoría mejoró la anterior y añadió nuevas ideas.

Una de las predicciones de estas teorías es que los protones podrían desintegrarse, aunque esto tardaría muchísimo tiempo. Se calcula que un protón podría vivir más de 10³¹ años. Es un tiempo tan largo que no podemos observar un solo protón hasta que se descomponga. Por eso, los científicos intentan observar la desintegración examinando muchísimos protones a la vez.

Algunos experimentos famosos se han hecho en grandes piscinas subterráneas. Estas piscinas están bajo tierra para proteger los experimentos de la radiación. Si un protón se descompusiera, se vería como un pequeño destello de luz. Este destello sería detectado por sensores especiales. Hasta ahora, no se ha observado la desintegración de un protón.

¿Cómo se usan las matemáticas en estas teorías?

Los científicos usan modelos matemáticos para describir cómo interactúan las partículas más pequeñas. El "Modelo Estándar de la Física de Partículas" es uno de estos modelos. Describe partículas como los leptones y los cuarks, y cómo interactúan entre sí.

La idea de las Teorías de Gran Unificación es encontrar un modelo matemático más grande. Este modelo incluiría las descripciones de las fuerzas fuerte, débil y electromagnética. Es como buscar una "regla" general que explique cómo funcionan todas estas fuerzas juntas.

El modelo SU(5)

Uno de los primeros modelos de TGU propuesto en 1974 se basó en una estructura matemática llamada SU(5). Este modelo era una forma sencilla de intentar unir las fuerzas. Predecía que a energías muy altas, las tres fuerzas se comportarían como una sola.

Sin embargo, este modelo también predecía la desintegración del protón. Como ya mencionamos, los experimentos no han detectado esta desintegración. Esto significa que el modelo SU(5) en su forma más simple no es correcto. A pesar de esto, la idea de este modelo ha sido muy importante. Ha servido de base para muchas otras propuestas de teorías de unificación más complejas.

El modelo SO(10)

Otro modelo matemático que se ha propuesto para una TGU es el SO(10). Este modelo es aún más completo que el SU(5). Incluye todas las partículas conocidas en el Modelo Estándar. También considera los neutrinos, que son partículas muy pequeñas y difíciles de detectar.

Este modelo también busca unificar las fuerzas de una manera más completa. Al igual que otros modelos, sus predicciones deben ser probadas con experimentos.

Véase también

• Física teórica
• Superfuerza