VIII. LOS MENSAJEROS DE LA INTERACCI�N

EL TERCERO de los resultados en que se conjugan la mec�nica cu�ntica y la teor�a de la relatividad demuestra la existencia de los portadores de la interacci�n. Vale la pena entretenernos un momento aqu� pues en lo que sigue se ver� en todo su esplendor c�mo razonan los buenos f�sicos, con unos cuantos principios b�sicos a la mano, para sacar conclusiones de car�cter muy general.

Pensemos c�mo interact�a una persona con otra alejada de ella, si se encuentran ambas en un cuarto obscuro. Una de las personas desea enviarle un mensaje a la otra, para tener acci�n sobre ella. La respuesta es sencilla: le habla y pasa as� el mensaje. �Qu� dir�a un f�sico cl�sico sobre este sencillo proceso, tan com�n en nuestra vida diaria? Pues dir�a que una de las personas, el emisor, crea a su alrededor un campo de ondas sonoras, las cuales luego son captadas por el receptor, que descifra en su cerebro la se�al. El campo, en este caso, est� formado por las compresiones y rarefacciones del aire que se producen en el cuarto obscuro. Ellas forman una onda longitudinal que se propaga con la velocidad del sonido en el aire, que vale unos 340 m/s. En el proceso se conserva la energ�a, pues la de las ondas sonoras provino del esfuerzo que hizo la persona emisora al gritar.

Un f�sico cu�ntico, al pensar en la interacci�n de dos part�culas microsc�picas razonar�a de la misma manera: una de las part�culas crea un campo a su alrededor, que luego es detectado por la otra, que as� resiente la presencia de la primera. Pero, �qu� dir�a de la conservaci�n de la energ�a? �Act�a en la misma forma este principio general de la f�sica en la teor�a cu�ntica que en la cl�sica? La respuesta es s� y no. Veamos por qu�.

As� como el principio de Heisenberg impide definir totalmente y al mismo tiempo el valor de la velocidad y de la posici�n de una part�cula, tambi�n impide que se puedan medir con toda precisi�n la energ�a de un proceso y el tiempo que dura. Para determinar la energ�a de un sistema cuantico sin incertidumbre alguna hay que emprender un proceso de medici�n cuya duraci�n... �es infinita! Puesto al rev�s: la energ�a de un sistema puede fluctuar y esta fluctuaci�n es menor mientras mayor sea el tiempo que dure. Fluctuaciones grandes en la energ�a ocurren durante tiempos muy cortos. Como en el caso del momento lineal y la posici�n, el producto de la incertidumbre en la energ�a DE y en el tiempo Dt es del orden de la constante de Planck.

Hasta aqu� el f�sico cu�ntico; pero ahora hag�moslo relativista. �l sabe que la energ�a y la masa son equivalentes, son dos aspectos distintos de lo mismo. Dir�a entonces que la fluctuaci�n cu�ntica de la energ�a puede llegar a manifestarse como masa, puede crear otra part�cula, en un proceso an�logo al que observ� Blackett en la creaci�n del par electr�n-positr�n. Esas nuevas part�culas, que surgen alrededor del sistema cu�ntico si hay suficiente energ�a, tienen vida ef�mera, pues s�lo duran lo que la fluctuaci�n de la energ�a permite. Mientras mayor sea su masa, es decir, mientras mayor sea el cambio requerido en energ�a del emisor, menor la vida de la part�cula reci�n creada. Pero entonces nuestro amigo cu�ntico y relativista recuerda el principio b�sico de la teor�a de la relatividad: no hay part�cula que viaje con velocidad mayor que la luz. Concluye, pues, que cuanto m�s pesada sea la part�cula de vida ef�mera, menor ser� la distancia que recorra antes de morir. Como mensajero, una part�cula pesada sirve entonces s�lo para distancias cortas.

Aqu� hay un punto importante, en que hacemos contacto con otro principio fundamental. Ser�a ideal que los mensajeros del campo de fuerzas, los portadores de la interacci�n, fueran bosones, y no fermiones. As�, no hallar�an obst�culos para entregar el mensaje, barreras que s� existir�an al mediar el principio de exclusi�n, pues muchos estados quedar�an vedados a los mensajeros.

Juntando lo anterior tenemos ya la imagen moderna de la interacci�n entre dos part�culas elementales. Una part�cula crea, por la incertidumbre de energ�a y tiempo, un campo de part�culas ef�meras a su alrededor; mientras m�s pesados sean estos mensajeros, menor alcance tendr�n. El receptor recibe entonces al mensajero, lo captura, y as� siente la acci�n de la otra part�cula. Distintas formas de interacci�n corresponden a diferentes tipos de mensajeros. Como veremos, una de las m�s brillantes s�ntesis de la f�sica actual consiste en haber podido reducir la interacci�n entre part�culas a s�lo unas cuantas fuerzas fundamentales, o sea, al intercambio de unos pocos bosones mensajeros. Relatemos c�mo ha ocurrido esto.