Modelos Cosmológicos y Fuerzas Fundamentales del Universo

Modelos Cosmológicos

Modelo del Big Bang

• Defensores:
  • Hubble: Demostró experimentalmente la expansión del universo.
  • Ralph Alpher, George Gamow y Hans Bethe: Actualizaron el modelo de Lemaître.
• Características:
  • Universo dinámico (en expansión) y finito (con un origen en el Big Bang).
  • El universo se creó en una explosión a partir de un punto inmaterial infinitamente denso y caliente, hace unos 13,700 millones de años, y desde entonces no ha cesado de expandirse impulsado por una energía enigmática e invisible, conocida como energía oscura.
• Críticas: Algunos científicos, como Fred Hoyle, la consideraron absurda, pero sin fundamento experimental.

Modelo del Estado Estacionario

• Defensores: Fred Hoyle, Thomas Gold y Herman Bondi.
• Características:
  • Universo dinámico, eterno e infinito.
  • Se genera continuamente materia de la nada mediante mecanismos desconocidos.
• Críticas: La generación de materia no se ha podido demostrar.

Partículas y Antipartículas Elementales

Partículas elementales: En sentido estricto, son las partículas subatómicas que no están constituidas por la interacción de partículas más simples, es decir, leptones y quarks.

Quarks: Partículas constituyentes fundamentales de la materia junto con los leptones. Existen distintos tipos de quarks, que se combinan de manera específica para formar hadrones.

Hadrones: Familia de partículas con interacciones nucleares fuertes, a la que pertenecen el protón, el neutrón y el pión. Se componen de unidades más pequeñas: los quarks.

Leptones: Partícula que no experimenta la fuerza nuclear fuerte. Junto con los quarks, son las partículas constituyentes fundamentales de la materia. Existen seis leptones y sus correspondientes antipartículas: el electrón, el muón, el tau y tres neutrinos asociados a cada uno de ellos.

Antipartícula: Elemental constituyente de la antimateria; a cada partícula le corresponde una antipartícula, que tiene la misma masa que la partícula de la materia correspondiente, pero su carga eléctrica es distinta. Cuando una antipartícula interacciona con su partícula correspondiente, ambas se destruyen liberando energía en forma de fotones.

Las Fuerzas Fundamentales del Universo

Son aquellas fuerzas del universo que no se pueden explicar en función de otras más básicas. Las fuerzas o interacciones fundamentales conocidas hasta ahora son cuatro: gravitatoria, electromagnética, nuclear fuerte y nuclear débil.

• Gravitatoria: Es la fuerza de atracción que un trozo de materia ejerce sobre otro, y afecta a todos los cuerpos. La gravedad es una fuerza muy débil y de un solo sentido, pero de alcance infinito.
• Electromagnética: Afecta a los cuerpos eléctricamente cargados, y es la fuerza involucrada en las transformaciones físicas y químicas de átomos y moléculas. Es mucho más intensa que la fuerza gravitatoria, tiene dos sentidos (positivo y negativo) y su alcance es infinito.
• Nuclear fuerte: Es la que mantiene unidos los componentes de los núcleos atómicos, y actúa indistintamente entre dos nucleones cualesquiera, protones o neutrones. Su alcance es del orden de las dimensiones nucleares, pero es más intensa que la fuerza electromagnética.
• Nuclear débil: Es la responsable de la desintegración beta de los neutrones; los neutrinos son sensibles únicamente a este tipo de interacción. Su intensidad es menor que la de la fuerza electromagnética y su alcance es aún menor que el de la interacción nuclear fuerte.